光– 光の『なぜ？』 –

光が真空・水・ガラスで違う速さで進むのは、媒質の電磁応答によって屈折率が変わり、位相速度がc/nになるためです。位相速度・群速度・信号速度の違いまで比較して解説します。

プリズム分光器が物質を見分けられるのは、分散で光を波長ごとに分け、原子・分子固有の発光線や吸収線を標準スペクトルと照合できるためです。

光が媒質の境界で曲がるのは、媒質ごとに光の伝わる速さが異なり、波面の向きが変わるためです。スネルの法則をホイヘンスの原理、フェルマーの原理、波数保存から解説します。

偏光板・反射面・複屈折結晶で偏光状態の変わり方が違うのは、偏光板は振幅、反射面はs/p反射係数、複屈折結晶は位相差へ主に作用するためです。三つの仕組みを比較して解説します。

植物工場で赤色光と青色光を使い分けるのは、クロロフィルの吸収だけでなく、フィトクロムや青色光受容体を通じて生育・形態・気孔応答が波長ごとに変わるためです。

光が波長ごとに異なる屈折率を持つのは、物質中の電子などの電磁応答が周波数によって変わるためです。プリズムで白色光が色に分かれる理由、正常分散・異常分散、色収差や光ファイバーとの関係まで解説します。

水・ガラス・色素で吸収する波長や強さが違うのは、電子状態・分子振動・格子振動などのエネルギー構造が異なるためです。材料ごとの吸収スペクトルを比較して解説します。

日時計が影の向きから時刻を示せるのは、地球の自転で太陽の見かけの方位が規則的に変わり、その反対側へ伸びる影の方向を時刻目盛りへ対応させているためです。

人が感じる光の色を三つの値で表せるのは、L・M・S三種類の錐体が光のスペクトルを三つの応答量へまとめるためです。RGB、CIE三刺激値、メタメリズム、色の見えが条件で変わる理由まで解説します。

空気分子・霧粒子・粉体で光の散乱の仕方が違うのは、粒子サイズと波長の比、屈折率差、多重散乱の程度が異なるためです。Rayleigh散乱・Mie散乱・粉体散乱を比較して解説します。