偏光

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中世ヨーロッパでは、方解石を通して物を見ると二重に見えることが知られていました。この現象は複屈折と呼ばれます。光の粒子説を提唱したニュートンも、波動説を主張したホイヘンスも複屈折の理由をうまく説明することができませんでした。
19世紀に入りナポレオンの時代に、フランス人のマルスが、ガラスで反射した光を方解石で見ると二重に見えず、一重に見えることを発見し、光の粒子説の立場から、光粒子が球形ではなく方向によっていびつな形をしているために、方解石に入ると二つの光線(常光線と異常光線)に分かれると主張し、光粒子の向きを偏光と呼びました。
さらに、1818年、フランス人のフレネルが、常光線と異常光線とが干渉を起こさないことから、光が複数の振動方向を持ってエーテル中を伝わる横波だとする理論を発表しました。エーテルは19世紀後半にその存在を否定されましたが、光が電磁場を伝わる電磁波であり、偏光という性質を持つ横波であることは現在でも認められています。
方解石が、光波の2つの振動方向で異なる屈折率を持つことから複屈折が起こります。

太陽や炎から出る光は、偏りを持っていない光ですが、電気石のような偏光板を通過させると、特定の方向にのみ振動する偏光(この振動面を偏光面と言います)が得られます。この偏光板と

の方向に回転させた偏光板を重ねると、光は2枚の偏光板で遮られ通過することができなくなります。
また、偏りのない光を、入射角θと屈折角φが

となるように2媒質の境界面に入射させる場合、反射面と直角になる偏光面を持つ光は、反射することができず、反射光が反射面に平行な方向に振動する偏光のみになることが知られています。空気(屈折率1)から屈折率nの媒質に光が入ろうとして起こる反射では、屈折の法則より、

より、

となります。これをブルースターの法則と言います。

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