科目名
(英訳)
光学
Optics
標準履修年次 3 単位数 1.5
科目番号 開設曜時限 実施学期 担当教官名 研究室 電話
FF26081 (応用物理)水3春学期伊藤雅英3F7335308
FF36071 (電子・量子工学)
FF56031 (物質・分子工学)

授業概要

光を波動としてとらえ、幾何光学と波動光学との関係を干渉の概念を通して学ぶ。光の回折現象は光学の中核をなすものであり、基本的な定式化を通して回折理論を学ぶ。偏光は光の伝播の様子を理解するのに役立つように、具体的な事例について学ぶ。

授業内容

1.光の数学的表現
  波の伝播、正弦波としての光の伝播、光波の複素数表示と強度、光波の重ね合わせ、 平面波の一般的な表現、球面波と円筒波、電気双極子放射
2.光の基本的な性質
  光線の定義、光の直進性と光路の可逆(相反)性、反射の法則、屈折の法則、屈折率と光学的距離(光路長)、全反射と光ファイバー、プリズムと最小偏角、屈折率と分散、反射率と透過率(フレネルの公式)
3.幾何光学による結像
  球面による屈折、薄レンズの結像式、薄レンズの組み合わせ、球面による反射、球面鏡の組み合わせ光学系(反射望遠鏡)、代表的なレンズ系 レンズの収差(ザイデルの5収差)、色収差
4.光の干渉
  光の干渉性(コヒーレンス)、平面波同志の干渉、二つの平面波が平行でない場合、平面波と球面波の干渉、薄膜の干渉(1)(等傾角の干渉縞)、薄膜の干渉(2)(等厚の干渉縞)繰り返しの反射干渉
5.光の回折
  フレネルの考え方、キルヒホッフの回折積分、開口による回折、フラウンホーファー回折とフレネル回折、フラウンホーファー回折の具体例、フレネル回折、レンズのフーリエ変換作用、望遠鏡と顕微鏡の分解能、ホログラフィー
6.いろいろな偏光
  真空中を伝播する平面波、等方性媒質中の光の偏光、異方性媒質(結晶)中の光の伝播、複屈折、直線偏光の形成、偏光の変換と移相子、液晶表示板と偏光

成績評価規準

中間期末試験(80%)および授業中の小テスト(20%)の総合評価

試験日程予定

中間試験は学期中,期末試験は試験期間中。小テストは授業時間中に行なう。

教科書

「光学入門」(青木貞雄著)共立出版

学習上の注意

光学は、高校物理ですでに一部学習済みの内容を扱うが、公式の暗記ではなく物理現象を通して理解することを目的としている。前半の授業内容が易しく感じるが、予習復習をおろそかにしていると後半の学習が困難になってくる。

履修上の注意

本科目は3年次生を対象としているが、光学の応用はいろいろな分野でも見られるので、多少分野の違う4年次生の履修も積極的に勧める。