光

光（ひかり）は、電磁波の一種です。おもに可視光線のことですが、赤外線・紫外線を含めていうことも多いです。 光は波動と粒子の二重性をもっており、波動であることを強調する場合は光波、粒子であることを強調する場合は光子と呼ばれます。 光源や観測者の速度にかかわらず「相対速度が変化しない」という特徴を持ちます。

光の性質

  • 光は、通常、直進します。 （エウクレイデスの光の直進の法則）
  • 凸凹の無い平面鏡に当たった光は、鏡に当たったときと同じ角度で反射します。（エウクレイデスの光の反射の法則）
  • 屈折率の異なる物質の境界面で光の速度が変化します。その結果、境界面への入射角が直角でない場合には、光の進路が変化します。（屈折）
  • 光の屈折の際は、スネルの法則が成立します。
  • 光の強さは、光源からの距離に逆2乗します。（ケプラーの光の逆2乗の法則）

    • 主な物質との関係ではフォトニクスと呼ばれ大別してPhoto(光化学、光物理などの分子場理論)とOpto(光学などの放射場理論)と呼び方が異なり、光物理機能としては励起エネルギー移動や化学発光、電界発光(EL)等、光化学機能としてはフォトレジストや光触媒、光エネルギー変換等、光波機能としては、光ファイバーや近接場光学、コヒーレント分光などがあります。

    光の種類

  • 太陽光
  • レーザー光
  • 放射光(電磁波)
  • 赤外線・可視光線・紫外線・X線(軟～硬)などが得られます。

    • 光の波動性

    波動としての光を光波と呼び、反射・屈折・回折などの現象を起こす。ヤングの干渉実験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。

    光の粒子性

    粒子（量子）としての光を光子（光量子）という。光子は電磁場の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。ニュートンの光の粒子説によって唱えられた。現在の光子の概念はアインシュタインによって提唱された。
    E = hν　（光のエネルギーは振動数νに比例する）
    E = pc　（光のエネルギーは運動量p に比例する）