Magnet-Optical Effect

光と偏光
Light and Polarization of light

光は電磁波と呼ばれる波のひとつで,電磁波は電場(電界)と磁場(磁界)の振動が伝搬(伝わる)する現象のことです. 高校の物理ででてくる真空中を伝わる電磁波は,光速cで伝搬し, 電場と磁場の振動方向は互いに垂直でかつ進行方向に垂直な平面内にある平面波と呼ばれるものです. ふつう,電場はベクトルEで,磁場はベクトルHで表現されます. これらは,Maxwellによって導き出されたMaxwell方程式より表すことができます.


ここで, 光の進行方向と磁場Hを含む面を光の偏りの面又は「偏光面」,また. 電場Eを含む面を「振動面」といいます. また, 偏光面の方向が揃っている場合を「偏光」といいます.

また,白熱電球などから放射される光の振動方向は任意の方向に一様に分布していて,時間に対して不規則な振動をしています. このような光を「自然光」といいます.また,振動方向の分布が不均一である特定方向に振動する光の強度が, 他の方向に振動する光の強度より強いものを「部分偏光」といいます. 部分偏光は自然光が物体により反射されるときに多く,偏光サングラスを利用することにより防ぐことができます.

さらに,偏光面が一つの平面に限られるような偏光を「直線偏光」といい, 直線偏光を取り出すための素子を「直線偏光子」といいます.


ある位置でみた電場(または磁場)ベクトルが,時間とともに回転するような偏光を,一般に「楕円偏光」といいます. 特に,光の進行方向に垂直な平面上に電場ベクトルの先端を投影したとき,その軌跡が円になるものを「円偏光」といいます. この円偏光には回転方向に合わせて「右(まわり)円偏光」と「左(まわり)円偏光」があります. 回転する方向の定義は文献によって異なりますが,アメリカの電気・電子工学学会(IEEE)は, 「光の進む向きに対して時計まわりに電場ベクトルが回転する向きを右まわり」と定義しています.
左下の光源から右上に向かって光が進むとき,
電場ベクトルE(赤色の矢印)は,
時計回りに回転する.これを右(まわり)円偏光という.

この光の偏光現象は,カメラのレンズ(偏光レンズ)やフィルタ,サングラス(偏光サングラス)などに利用されています.