物質内部での光速度の減速

質問

今月号の雑誌 Newtonに掲載されていた光の話しで、物質内
での光の速度の減少について記載がありました。

仕組みとしては「吸収」と「再放出」とのことで記載されて
いましたが、ここで、再放出される光の「方向」に関して
疑問が出ました。

空気分子などの小さな物質では、光は等方向に「散乱」される
ことが知られています。

一方で、雑誌Newtonの説明では「再放出」される光は物質内
である限りは方向を変えません。

空気分子での「散乱」と物質内での「吸収」「再放出」とは
まったく別物でしょうか?

できましたら、仕組みの回答そのものでなく、それを説明
しているお勧めの教科書を教えていただきたいと思います。

回答No.2

hitokotonusi · ベストアンサー

光学の教科書を読まれたほうが早いですよ。

この公式は積分で与えられますが、境界条件として開口のある遮蔽板をおけば回折現象を記述することになりますが、遮蔽物を何も置かなければ自由空間での光の伝搬もあつかえます。

ホイヘンスの原理は波面上のあらゆる点から放出された素源波(球面波)を重ね合わせて次の波面を作りますが、媒質中であればその素源波の実体は各原子から放出された球面波と解釈する事になります。

回答そのものではなくというご要望でしたので#1のような書き方になりましたが、結果を書いてしまえば、球面波を重ね合わせるときに傾斜因子と呼ばれる

K(θ) = (1 + cosθ)/2

をかける必要があることがこの公式からわかります。θは進行方向を0とする角度で、後退する方向はθ=πでcosθ＝-1となるためK(θ)がゼロ、つまり後方には光の伝搬がない事になります。

お礼

ありがとうございます。光学関連の教科書を読んでみます。

[傾斜因子]と用語で関連のページも見つかりました。参考になります。

回答No.1

hitokotonusi

そのニュートンは見ていませんが、おそらく、ホイヘンスの原理を数学的に定式化したフレネル－キルヒホッフの回折公式だと思います。普通の光学の教科書なら回折のところに書いてあるはずです。

お礼

回答ありがとうございます。

この回折というのは、媒質の境界での話しでしょうか?

Newtonの話しでは媒質内部での現象のように記載されていたのですが、
こちらの勘違いでしょうか?