くさび形空気層による光の干渉

質問

くさび形空気層による光の干渉で、一つだけ分からない事があるんですが、光を上から入れた場合、光の一つは位相はずれず、一つは位相がずれるので、強め合いの条件が逆転して、経路差＝半波長／2×（2mー1)となるとこで、なぜ、位相が一方はずれるのですか？文章だけだと表しにくいと思いますが、どうか宜しくお願いします。あと、参考URLがあれば教えて下さい。

回答No.2

paddler

「くさび＆空気層＆干渉」で検索したら、下記のサイトが見つかりました。「光の干渉（５時間目）」のところですね。

さて、ご質問の意図ですが、次のどちらでしょう？

（１）なぜ「一方の光は位相がずれるのか」分からない
（２）なぜ「一方の光は位相がずれないのか」分からない（つまり、どちらもずれているにはずれているのではないか？）

まず（１）だとすると、「位相がずれる」とされている光は下記URL中の図で言うと、くさび形空気層の下側の界面での反射光のことですね？　この反射光は、くさび形空気層の上側の反射光に対して、空気層の厚みを往復する分だけ光が走るのに余計に時間がかかるのは分かりますか？　これが「位相差」ですね。この場合、空気層がくさび形をしていて厚みが場所によって異なるので、その分だけ「位相差」も場所によって異なるのです。

次に質問が（２）の意味の場合ですが、「一方がずれず」に「もう一方がずれる」と習ったのですか？

干渉の場合、重要なのは先にも書いたように「２つの光の間の（相対的な）位相差」です。ですから、「一方がずれずにもう一方がずれる」ということは、重要なことではありません。「どちらもずれるのだけれど、ずれ方（量）に違いがある」というのが一般的です。つまり干渉を考えるときは、「一方を基準としたときに他方がどれだけ相対的にずれているか」という感覚を持つことが大切です。

下記URLの図で入射光が平行光だとして言えば、くさび形空気層の上側の界面での反射光は、上側のガラス板が入射光に対して垂直ではなくて傾いているので、位置によって「位相はずれ」ています。また、くさび形空気層の下側の界面での反射光は、空気層の厚みが位置によって異なるので、「更に位相がずれ」ます。そして、それら２つの反射光の間で相対的に、図の中で言っている「経路差」分の位相差がつくと言う訳ですね。

ひょっとして、質問者さんが習ったときは、上のガラス板に入射光が直角に入射するような配置でしたか？
それなら、「光の一つは位相はずれず」という表現は理解できますが．．

あと、高校物理の範囲では習わないかと思いますが、No.1さんが書かれているように、屈折率が小さな物質から大きな物質へ向かう面での反射では、反射光の位相が元の入射光の位相に対して180度ずれるという現象が起こります。ただし、このことは反射面の全域で等しく起こっているため、ご質問の「くさび形空気層のよる光の干渉」における明暗縞模様の観察では、ほとんど影響はありません（厳密に言うとこれを考えるか否かで全体として明暗縞模様がわずかにシフトする）。

参考URL：

http://www.edu-c.pref.nagasaki.jp/gakushiryo/kourika/physics/honda.pdf

お礼

ならってないので、ちょっと良く分かりません。ありがとうございました。

回答No.1

foobar

界面が
ガラス-(1)-空気-(2)-ガラス
になっています。
(1)の界面と(2)の界面では、反射の条件が違っています。
(1は誘電率が小さくなる面での反射で、2は誘電率が大きくなる面での反射)
このため、(1)と(2)の面での反射では反射波の位相が180度異なります。

お礼

誘電率とかが関わってくるんですね…これは習ってないですｗありがとうございました。