光– 光の『なぜ？』 –

光に偏光という向きの性質があるのは、光が進行方向に垂直な電場の振動を持つ横波だからです。偏光板、反射、散乱、結晶で偏光が生じる仕組みまで解説します。

同じ物体でも照明や背景で色が違って見えるのは、目に届く光が照明の分光分布と物体の反射率で決まり、さらに背景・照度・色順応が知覚を変えるためです。色恒常性やメタメリズムまで解説します。

液体が臨界点に近づくと白く濁って見えるのは、密度・濃度ゆらぎが巨大化し、屈折率のむらとして可視光を強く散乱するためです。臨界乳光と相関距離を解説します。

物質が光を吸収するのは、光のエネルギーが電子や分子振動などへ移るためです。特定の波長だけが吸収される理由、吸収後のエネルギーの行き先、色や熱との関係まで解説します。

透明・半透明・不透明な物体で影の濃さや色が違うのは、透過・吸収・反射・散乱の割合が材質・厚さ・波長によって異なるためです。影の材料依存性を比較して解説します。

道路標識や路面標示が車のライトを運転者側へ返せるのは、ガラスビーズやマイクロプリズムによる再帰反射を利用しているためです。標識と白線の仕組みを比較して解説します。

光が散乱するのは、光の電場が物質中の電子や原子を揺さぶり、そこから新たな電磁波が放射されるためです。レイリー散乱、ミー散乱、青空や雲の色との関係まで解説します。

同じ光でも空気・透明ガラス・霧の中で進み方が違って見えるのは、屈折率の分布と散乱の強さが異なるためです。直進・屈折・屈折率勾配・霧中散乱を比較して解説します。

光ファイバーが曲がっていても光を遠くまで運べるのは、コアとクラッドの屈折率差で光を閉じ込め、全反射と導波モードによって低損失で伝送できるためです。

光の反射で入射角と反射角が等しくなるのは、波面の伝搬と境界面での幾何学から反射方向が決まるためです。ホイヘンスの原理、フェルマーの原理、フレネル反射との違いまで解説します。