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光とは?

上方から入ってきた光の道筋が、散乱によって見えている様子。(米国のアンテロープ・キャニオンにて)

(ひかり)とは、狭義には電磁波のうち波長が380 - 760 nmのもの(可視光)をいう。非電離放射線の一つ。

光の性質

レーザー光

光には以下のような基本的な性質がある。、

光速(光の速度)は、光源の運動状態にかかわらず、不変である(光速度不変の原理)。また、光は物質のない真空中の空間伝播することができる。光の強さは光源からの距離の2乗に反比例する(ケプラーの光の逆2乗の法則)。

なお、光が、人間の目に入る直線経路は複数とりうることを2穴のピンホールを用いた実験によってシャイネルが確認した(シャイネル試験)。

光の理解

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この節は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。出典を追加して記事の信頼性向上にご協力ください。(2019年2月)

思想史

光は様々な思想や宗教において、超越的存在者の属性を示すものとされた。古くから宗教に光は登場しており、より具体的には太陽と結びつけられることも多かった。古代エジプトの神、アメンラーなどはその一例である(太陽神も参照可)。プラトンの有名な「洞窟の比喩」では、光の源である太陽と最高原理「善のイデア」とを結びつけている。

新プラトン主義では、光に強弱や濃淡があることから、世界の多様性を説明しようとしており、哲学神秘主義が融合している。例えばプロティノスは「一者」「叡智(ヌース)」「」の3原理から世界を説明し、「一者」は、それ自体把握され得ないものであり光そのもの、「叡智(ヌース)」は「一者」を映し出しているものであり太陽であり、「魂」は「叡智」を受けて輝くもので月や星であるとし、光の比喩で世界の説明を論理化した。この新プラトン主義は魔術ヘルメス主義グノーシス主義にまで影響を及ぼした、とも言われている。

新約聖書』ではイエスにより「私は、世にいる間、世の光である」(ヨハネ福音書 9:5)と語られる。またイエスは弟子と群集に対して「あなたたちは世の光である」(地の塩、世の光)と語る。ディオニュシオス・アレオパギテースにおいては、父なる神が光源であり、光がイエスであり、イエスは天上界のイデアを明かし、人々の魂を照らすのであり、光による照明が人に認識を与えるのだとされた。この思想はキリスト教世界の思想に様々な形で影響を与えた。しばしば光=正義、闇=悪の二元対立としてたとえて語られた。

グノーシス主義では光と闇の二元的対立によって世界を説明した。

仏教では、光は、菩薩などの智慧慈悲を象徴するものとされる。

科学史

粒子説と波動説

「光は粒子なのか? それとも波なのか?」 この問題は20世紀前半まで、学者たちを大いに悩ませた。なぜなら、光が波であるとしなければ説明できない現象(たとえば光の干渉分光など)と、光が粒子であるとしなければ説明できない現象(たとえば光電効果など)が存在していたからである(詳細は後述)。

この問題は、20世紀量子力学が確立していく中でようやく解決することになった。不確定性原理によって生じた問題を説明するため、1927年ニールス・ボーアが、一方を確定すると他方が不確定になるような2つの量は、互いに補い合いあうことにより対象の完全な記述が得られるとする、相補性という概念を提唱したのである。この考え方が受け入れられ、「光は〈粒子性〉と〈波動性〉を併せ持つ」と表現されるようになった。

光の粒子性

ニュートンによって、光は粒子だとする説が唱えられた(粒子説)。アインシュタイン光子の概念を提唱し、これは現在まで用いられている。

粒子(量子)としての光を光子(光量子)という。光子は電磁場量子化によって現れる量子の1つで、電磁相互作用を媒介する。

このため波長の短いX線などにおいて、光の粒子性は特に顕著となる。

詳細は「光電効果」および「コンプトン効果」を参照

光の波動性

光は波動として振る舞い反射屈折回折などの現象を起こす。

ヤングの実験(1805年)により光の波動説として証明され、その後マクスウェルらにより光波は電磁波であることが示された。厳密にはマクスウェルの方程式で記述されるベクトル波であり偏光を持つが、波動光学では簡略化のためにスカラー波として扱うことが多い。

波動としての光を光波と呼ぶ。

光の理論のタイム・テーブル

脚注

  1. ^ 照明学会『照明ハンドブック 第2版』、2003年、7頁。
  2. ^ https://www.env.go.jp/chemi/rhm/h27kisoshiryo/attach/201606mat1-01-14.pdf
  3. ^ アルバート・アインシュタイン、金子務訳 『わが相対性理論』 白揚社、1981年、147頁。
  4. ^ 小川鼎三 他4名編集『医学大辞典』 南山堂、1975年、657頁より。出典の表現を若干変更している。

関連項目

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出典:wikipedia
2020/08/07 03:29

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