Biophysics · 03.08

光の偏光

Polarization of light

🧠 偏光polarized light偏光（polarized light）polarized light（偏光）は光の電場electric field電場（electric field）electric field（電場）が振動する方向を表し、光が横波transverse wave横波（transverse wave）transverse wave（横波）であることを示す。

横波としての偏光

自然光では偏光polarized light偏光（polarized light）polarized light（偏光）方向が無秩序だが、直線偏光子linear polarizer直線偏光子（linear polarizer）linear polarizer（直線偏光子）を通すと特定方向成分のみが残る。2枚目の検光子analyzer検光子（analyzer）analyzer（検光子）で強度intensity強度（intensity）intensity（強度）変化を測れる。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='unpolarized light'>非偏光</span>光が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='polarized light'>偏光</span>子へ入射"]
  B["一方向の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='electric field'>電場</span>成分を選択"]
  C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='analyzer'>検光子</span>角度により強度変化"]
  A --> B
  B --> C

マリュスの法則

I=I_0\cos^2\theta

$θ$ は偏光polarized light偏光（polarized light）polarized light（偏光）子と検光子analyzer検光子（analyzer）analyzer（検光子）の透過軸transmission axes透過軸（transmission axes）transmission axes（透過軸）の角度。非偏光unpolarized light非偏光（unpolarized light）unpolarized light（非偏光）が最初の理想偏光polarized light偏光（polarized light）polarized light（偏光）子を通ると平均強度は半分になる。

偏光子・検光子と複屈折

偏光polarized light偏光（polarized light）polarized light（偏光）は電場electric field電場（electric field）electric field（電場）の振動方向を選ぶ操作であり、結晶の複屈折birefringence複屈折（birefringence）birefringence（複屈折）による偏光polarized light偏光（polarized light）polarized light（偏光）変化は偏光顕微鏡polarization microscope偏光顕微鏡（polarization microscope）polarization microscope（偏光顕微鏡）や結晶材料の光学特性に利用される。

直線偏光linear polarization直線偏光（linear polarization）linear polarization（直線偏光）、円偏光circular polarization円偏光（circular polarization）circular polarization（円偏光）、楕円偏光elliptical polarization楕円偏光（elliptical polarization）elliptical polarization（楕円偏光）は、直交成分の振幅と位相差phase difference位相差（phase difference）phase difference（位相差）で決まる。
ブリュースター角Brewster angleブリュースター角（Brewster angle）Brewster angle（ブリュースター角）では反射光が完全な直線偏光linear polarization直線偏光（linear polarization）linear polarization（直線偏光）となりうる。
複屈折材料birefringent material複屈折材料（birefringent material）birefringent material（複屈折材料）は偏光polarized light偏光（polarized light）polarized light（偏光）方向により屈折率refractive index屈折率（refractive index）refractive index（屈折率）が異なる。

医学・測定への応用

偏光顕微鏡法polarization microscopy偏光顕微鏡法（polarization microscopy）polarization microscopy（偏光顕微鏡法）でコラーゲン、筋線維、結晶などの異方性anisotropy異方性（anisotropy）anisotropy（異方性）を観察する。

まとめ

偏光polarized light偏光（polarized light）polarized light（偏光）は光の電場electric field電場（electric field）electric field（電場）が振動する方向を表し、光が横波transverse wave横波（transverse wave）transverse wave（横波）であることを示す。
直線偏光linear polarization直線偏光（linear polarization）linear polarization（直線偏光）、円偏光circular polarization円偏光（circular polarization）circular polarization（円偏光）、楕円偏光elliptical polarization楕円偏光（elliptical polarization）elliptical polarization（楕円偏光）は直交成分の振幅と位相差phase difference位相差（phase difference）phase difference（位相差）で決まる。
偏光顕微鏡法polarization microscopy偏光顕微鏡法（polarization microscopy）polarization microscopy（偏光顕微鏡法）でコラーゲン、筋線維、結晶などの異方性anisotropy異方性（anisotropy）anisotropy（異方性）を観察する。