クイズ問題: 空が青く見える原因でもある、光の波長以下の大きさの粒子による散乱現象を、イギリスの物理学者の男爵名から何という?
答え: レイリー散乱

関連するWikipedia記事の抜粋:
title: レイリー散乱
text: レイリー散乱(レイリーさんらん、英: Rayleigh scattering)とは、光の波長よりも小さいサイズの粒子による光の散乱である。透明な液体や固体中でも起きるが、典型的な現象は気体中の散乱であり、日中の空が青く見えるのは、レイリー散乱の周波数特性によるものである。レイリー散乱という名は、この現象の説明を試みたレイリー卿にちなんで名付けられた。
title: 町
text: コンプトン波長は、元々は1922年にコンプトンが発見したコンプトン効果に登場する量である。X線を物質に照射したとき、散乱X線の波長が入射X線より長くなる。この波長の変化が元の波長や物質の種類には依存せず、散乱角にのみ依存する。散乱角が90度の時の波長の変化が元々のコンプトン波長である。波長の変化が最大となるのは散乱角が180度のときである。このコンプトン波長は電子と光子の非弾性散乱として解釈され、電子の質量を長さとして表したものである。このような歴史的経緯から単にコンプトン波長と言ったときは通常は電子のコンプトン波長を指すが、その他の粒子についても考えることができる。
title: ジョン・ウィリアム・ストラット (第3代レイリー男爵)
text: 1871年、レイリーは波長より十分小さい粒子による光の散乱を表す式を導いた。これはレイリー散乱と呼ばれ、それによれば散乱光の強度は波長の4乗に反比例する。晴れた大気の場合、散乱をおこす粒子はほとんどが空気の分子のみ(このような大気をレイリー大気という)で、太陽光の可視波長よりも粒子サイズが十分小さいためこの理論で説明できる。
title: コンプトン効果
text: コンプトン効果(コンプトンこうか、英: Compton effect)とは、X線を物体に照射したとき、散乱X線の波長が入射X線の波長より長くなる現象である。これは電子によるX線の非弾性散乱によって起こる現象であり、X線(電磁波)が粒子性をもつこと、つまり光子として振る舞うことを示す。また、コンプトン効果の生じる散乱をコンプトン散乱(コンプトンさんらん、英: Compton scattering)と呼ぶ。
title: 屈折
text: 光の屈折がもっとも身近な例であるが、例えば音波や水の波動も屈折する。波が進行方向を変える度合いとしてはホイヘンスの原理を使ったスネルの法則が成り立つ。部分的に反射する振る舞いはフレネルの式で表される。なぜ光が屈折するかについては、量子力学的にファインマンの経路積分によって説明される。
title: ブリュースター角
text: ブルースター角(ブルースターかく、Brewster's angle)、または偏光角(へんこうかく、polarization angle)は屈折率の異なる物質の界面においてp偏光の反射率が0となる入射角である。非偏光がブルースター角で入射したとき、反射光は完全に偏光となる。発見者のディヴィッド・ブルースターの名前からブルースター角と呼ばれる。
title: ミー散乱
text: ミー散乱(ミーさんらん、独: Mie-Streuung)は、光の波長程度以上の大きさの球形の粒子による光の散乱現象である。粒子のサイズが非常に大きくなると、ミー散乱と幾何光学の二つの手法による計算結果が類似するようになる。なお、波長に対して粒子(散乱体)が大きい場合は回折散乱が、光の波長の1/10以下になるとレイリー散乱が適用される。
title: ジョン・ウィリアム・ストラット (第3代レイリー男爵)
text: 光の散乱の研究から空が青くなる理由を示す(レイリー散乱)、地震の表面波(レイリー波)の発見、ラムゼーとの共同研究によるアルゴンの発見、熱放射を古典的に扱ったレイリー・ジーンズの法則の導出などを行った。
title: エアリー関数
text: エアリー函数はまた、虹のような方向性集光(英語版)の周辺強度の形でも根底にある。歴史的にはこれがエアリーがこの特殊函数を導入するに至った数学的問題であった。またエアリー函数は顕微鏡学(英語版)や天文学においても重要である。つまり、エアリー函数は(顕微鏡や望遠鏡の解像限界よりも小さな)点光源(英語版)によって与えられる回折や干渉のパターンを記述する。
title: ストークスシフト
text: ストークスシフト(英: Stokes shift)は、同一の電子遷移の吸光および発光スペクトル(例えば蛍光やラマンなど)のバンド極大の位置の間の差(波長あるいは周波数単位)である。名称はアイルランドの物理学者ジョージ・G・ストークスに由来する。
title: ニュートン環
text: ニュートンはこれに様々な単色光をあてて、その明暗がガラス間の間隔によって周期的に決まることを見出している。ニュートンは光を粒子だと考えていたためにこの現象の説明に非常に苦慮し、この光の奇妙な性質を透過あるいは反射のしやすさの「発作」(fits of easy transmission or reflection) と呼んだ。フックが発見しニュートンの名を与えられたこの現象は、皮肉にもフックが支持しニュートンが反発した光の波動説を採るときその干渉として自然に説明できるようになった。
title: 分掌官
text: 光の回折について正確な観察を行った。特に回折現象を発見し、このことから光の現象と他の流体の現象との類似性を議論した。diffraction(回折)と言う用語は彼によって生み出された。後に回折現象は光の波動説の証拠とされ、またニュートンによって研究された。
title: 結晶学
text: 20世紀に入ってX線が発見されると、X線が結晶で回折されて特有のパターン(ラウエの斑点)を示すことが明らかにされた。これを研究したブラッグ父子によって1912年、ブラッグの反射条件(ブラッグの法則)が見出され、回折パターンから具体的な原子の空間配置を求める道が開かれた。
title: トムソン散乱
text: トムソン散乱(トムソンさんらん、英: Thomson scattering)とは、ニュートン力学的に考察する事の出来る束縛を受けていない自由な荷電粒子による、古典的な電磁波の散乱で、弾性散乱の一種である。イギリスの物理学者であるJ. J. トムソンが、1個の電子に対して一定の方向から光が当たる時、どの方向にどれだけ光が散乱されるかを算定した事に因んで名付けられた。
title: ジョージ・ビドル・エアリー
text: 虹は光が水滴で反射屈折して生じたものであることは、ルネ・デカルトの著書 の中で1637年には既に解明されていた。 しかし、この幾何光学からの解析では、過剰虹と呼ばれる現象が説明できなかった。 エアリーは、論文\"焦線近傍の光強度について\"で、光を波として捉えることにより、過剰虹の明暗分布の様子を示すエアリー関数を導き出してみせた 。 エアリー関数は、今日では単に虹を表現するだけのものでなく、シュレディンガー方程式の特定の条件での解として扱われている 。
title: 虹
text: 厳密には、虹はプリズムの分光と同じではなく、より複雑な現象である。水滴外の入射光を延長したラインと水滴の中心の距離(粒子衝突における衝突径数に相当。以下\" b {\\displaystyle b} \"を用いる)が異なると、光と水滴表面のなす角度が変わるため、出射光の角度も様々なものとなる。それにもかかわらず、ある波長の光が特定の角度で強くなるのは、この散乱角θがbの関数で表したときに極値を持ち、その角度では、単位角度あたりの入射光のbの範囲(つまり逆関数b(θ)の微分)が発散するからである。これを虹散乱(rainbow scattering)といい、光学だけでなく原子物理や核物理での原子虹と呼ばれる類似の現象も指している。
title: 指数 (経済)
text: チンダル現象(チンダルげんしょう、英: Tyndall effect, Tyndall scattering)は、光の特性によって起こる物理化学的現象の一つ。分散系に光を通したときに、光が主にミー散乱によって散乱され、光の通路がその斜めや横からでも光って見える現象を言う。
title: 青方偏移
text: 青方偏移(せいほうへんい、英: blue shift)とは、光のドップラー効果の一つ。赤方偏移と同様の原理で、近づく音源からの音が高くなるように、近づく光源からの光が短波長側へずれることをいう。
title: ジョン・ウィリアム・ストラット (第3代レイリー男爵)
text: 1860年代から1870年代にかけてレイリーがターリング・プレイスで行った研究は、主に音波や光波の性質に関するものだった。1870年にはヘルムホルツの研究を発展させて音の共鳴に関する論文を発表した。1871年には「空が青いのは空気中の塵が光を散乱するからである」というティンダルの推論を理論的に証明した。この、光の波長と粒子の大きさがほぼ等しいときの光の非弾性散乱はレイリー散乱と呼ばれている。つづいて回折格子に興味を持ち、分解能に精密な定義(レイリー限界)を与えて分光器の発展に貢献した。
title: アルマン・フィゾー
text: この他、光にたいしてもドップラー効果が現れると主張した。そのため天体の光のドップラー効果のことをドップラー・フィゾー効果と呼ぶことがある。
title: レナード効果
text: レナード効果(レナードこうか、Lenard effect)は、水が急激に微粒化されると、大きい水粒子は正に帯電して落下し、小さい水粒子は負に帯電して周りの空気を負に帯電させる現象。レーナルト効果ともいう。フィリップ・レーナルトによってこの現象が物理学的に説明された。日本語ではLenardの英語読みからレナード効果と記述されることが多い。 大気電気学では局所的な電離作用の一つ、静電気学では噴霧帯電あるいは分裂帯電と考えられている。
title: ファラデー効果
text: ファラデー効果(ファラデーこうか)あるいは磁気旋光(じきせんこう)とは、磁場に平行な進行方向に、直線偏光を物質に透過させたときに偏光面が回転する現象のことである。また、この回転をファラデー回転(Faraday Rotation)と呼ぶ。
title: ドップラー効果
text: 実際の活用法としては、恒星などの天体の可視光スペクトルに見られる吸収線(フラウンホーファー線)の波長の理論値とのズレ(ドップラー・シフト)から、地球とその天体との相対速度を算出できる。また、同じ電磁波におけるドップラー効果を利用したものとしてドップラー・レーダーがある。
title: 霧箱
text: ベータ線(電子)の飛跡はアルファ線と比較して細い。また、気体分子にたびたび衝突するため、曲がりくねった飛跡となる。
title: ブリルアン散乱
text: ブリルアン散乱(ブリルアンさんらん、ブリリュアン散乱、ブリュアン散乱とも)とは、光が物質中で音波と相互作用し、振動数がわずかにずれて散乱される現象のことである。名称はレオン・ブリルアンに由来する。
title: コヒーレンス
text: マクスウェルの方程式の解として表される古典的な平面波は、その振幅・位相が定数で表されるため、完全にコヒーレントな光である。ところが量子光学によれば、電磁波の振幅と位相とを同時に正確に定めることは出来ず、したがって現実には完全にコヒーレントな光は存在しない。もし振幅・位相の一方を厳密に定めると他方は完全にランダムになってしまう。このような光はスクイーズド(圧搾)光とよばれ、(太陽光などとは異なる形で)もっともコヒーレンスの低い光である。
title: カロリック説
text: 一方でこの熱放射に関しては、古くから光との類似性が指摘されていた。そして1800年、ウィリアム・ハーシェルは太陽光をプリズムで分け、波長ごとの熱作用の力を調べる実験を行った。その結果、青色の波長から赤色の波長へと近づくごとに熱は強くなり、さらに赤色の波長を越えたあたりに熱は最大になること(赤外線)が確かめられた。この実験により、放射熱と光の類似性は確かなものとなった。
title: 前期量子論
text: 前期量子論はプランクによる黒体放射(輻射)の理論(エネルギー量子仮説)により始まった。黒体からの放射は実験的にある波長に極大を持ち、その波長は黒体の温度の増加にともない短波長側にシフトすることが知られていた。この、一見単純な現象を古典力学(統計力学)の枠内で定式化したレイリーやジーンズの扱い(レイリー・ジーンズの法則)に従えば、黒体からの放射強度は短波長になるに従い強くなり波長0の極限では発散する。この理論と実験の矛盾を解消するために、プランクは黒体内の放射場のエネルギーが振動数に比例した特定の値を単位としてしか変化できないという「量子化」という概念を提唱し、振動数とエネルギーを結びつける定数(プランク定数)h を導入した。この仮定に基づいてプランクが導出した式は黒体放射の実験結果と一致した。
title: ドップラー効果
text: 光の場合でも同様の効果が観測され、遠ざかる光源からの光は赤っぽく見え(赤方偏移)、近付く光源からの光は青っぽく見える(青方偏移)。しかし、光の伝播は特殊相対性理論に従うため、通常の波のドップラー効果とは違った現象を見せる。
title: ジェームス・グレゴリー
text: 光の回折の分野でもニュートンのプリズムによる光の分散の実験の1年後にグレゴリーは鳥の羽を通った太陽の光が回折模様を描くことから、格子による光の回折を発見し、光がスペクトルの色に分かれることも観測した。
title: サッカーJ+
text: ピンクノイズ(英: pink noise)とは、パワーが周波数に反比例する雑音のこと。同じ周波数成分を持つ光がピンク色に見えることからピンクノイズと呼ばれる。いわゆる1/fゆらぎを持った信号源をマクロに見た場合も似た感じになる。
title: 衝効果
text: 衝効果 (しょうこうか、英語: opposition surge) とは、粗い表面や多数の粒子に覆われた天体が観測者の真後ろから照らされた時に明るさが増す現象のことである。英語では、opposition effect、opposition spike とも呼ばれる。また、この分野における研究の先駆者であったフーゴ・フォン・ゼーリガーから、ゼーリガー効果 (Seeliger effect) と呼ばれることもある。
title: 水の青
text: レイリー卿は空の青色の原因を、微粒子による光の散乱によるものと考えた。これをレイリー散乱と呼ぶ。また、レイリーは海の青も空の青の反射の結果であると考えた。チャンドラセカール・ラマンは水分子自体の光の散乱によるものであると推測し、1922年に論文を発表している。しかしながら、海の青色の原因の一部は空の色の反射も寄与し、レイリー散乱の寄与も完全には否定されていないものの、青色は主に水自身の光の吸収に起因するものであることが、現在では判明している。また、水自身の色の主因がレイリー散乱によるものと仮定すれば、夕焼けのように透過光では赤色に見えるはずであるが、水の透過光は青色である。
title: 哀しみの恋
text: ポーラーという名前は、このような星系が直進の光と偏光(polarized light)と両方を発生することに由来する。偏光は、強磁場激変星の研究にとって重要で、これを研究することで連星の配置等の情報が得られる。
title: 吸光光度法
text: 実際に、均質な媒質を通過する際の光の強度の減少は、ランベルト・ベールの法則によって定式化されている。まず、ランベルトの法則によれば、強さI0の入射光がこの試料中を距離l進んだときの透過光の強さ、すなわち媒質中の光路長lにおける透過光の強さIは、以下の式で表される。
title: メスバウアー効果
text: メスバウアー効果は極めて鋭敏な(Q値の高い)共鳴効果であり、放射線源または吸収体のわずかな相対運動によって共鳴吸収現象が起こらなくなる。これは、光のドップラー効果を検出するにあたって非常に都合のよい性質であり、メスバウアー効果の発見以前にはとうてい実験による検出は不可能と考えられていた現象(たとえば地球上の重力による赤方偏移)も検証ができるようになった。
title: ホイヘンス＝フレネルの原理
text: ホイヘンスの原理は直感的に回折の現象をうまく説明できる。しかし、厳密な回折の計算を行う時、フレネル回折の式から回折現象は干渉の一部であるとみなされるようになった。またあくまで直感的なものであったので、「波の進行方向の後ろの素元波の包絡線に、なぜ次の波面(後進波)ができないのか?」などのホイヘンス自身にも説明できない問題点があった。
title: フィリップ・レーナルト
text: 1892年、レナード効果と呼ばれるようになる現象を発見した。これは水滴が落下中に微粒化するとき、帯電するという現象である。但し、正確には「発見した」のではなく、以前から知られていたこの現象を物理学的に説明したというのが正しい。
title: ラマン効果
text: 物質に光が入射すると,ある確率で散乱光が発生し,入射光とは異なる方向に進むようになる。このとき,散乱光のほとんどは弾性散乱(レイリー散乱)となり, 散乱された光子は入射された光子と同じエネルギー(すなわち同じ振動数, 波長, 色)を持つ。レイリー散乱は光源の0.1%から0.01%の強さで発生するが,さらに微弱な割合(1千万分の1程度)は非弾性散乱となり,入射する光子とは異なるエネルギーを持つ。これがラマン散乱である。エネルギー保存則から, この現象によって物質はエネルギーを獲得したり失ったりする。
title: 陰極線
text: 陰極線は波動と同様の性質を持っており、直線状に進み、物体にさえぎられると影を作る。一方でアーネスト・ラザフォードは陰極線が薄い金属箔を貫通することを示したが、これは粒子的な振る舞いである。これらの性質は互いに相反するため、陰極線を波動と粒子のどちらかに分類するのは容易ではなかった。クルックスは陰極線が粒子だと主張し、ヘルツは波動説を支持した。J・J・トムソンが電場を用いて陰極線を偏向させたことにより論争は決着した。当時の科学者は電磁波が電場によって曲げられないことを理解していたため、これが陰極線が粒子線だという証拠だとみなされた。
title: 指数 (経済)
text: ミー散乱の強度は粒子径と波長がほぼ等しいときに最大となり、光の入射方向より特に前方側に多く散乱する特徴がある。ミー散乱の強度は波長に特に依存しないので、太陽光の場合は白っぽく見えることになる。
title: 回折
text: 回折(かいせつ、英語:diffraction)とは媒質中を伝わる波(または波動)に対し障害物が存在する時、波がその障害物の背後など、つまり一見すると幾何学的には到達できない領域に回り込んで伝わっていく現象のことを言う。1665年にイタリアの数学者・物理学者であったフランチェスコ・マリア・グリマルディにより初めて報告された。障害物に対して波長が大きいほど回折角(障害物の背後に回り込む角度)は大きい。
title: 干渉 (物理学)
text: 波の干渉は、トマス・ヤングの複スリットを使った光の干渉の実験(ヤングの実験)とも関係している。ヤングはこの実験で、2つのコヒーレントな光波が干渉しあって、干渉縞を形成することを示した。複スリットからの2つの光波は同じ波源から来たものであり、同じ波長分布を持つ。ヤングの干渉縞の中心では、この二つの波が、それぞれの波長において同じ位相をもつ。一般的にこの種の干渉は、1つの波源から発し、2つの異なる経路を通って伝播した波に起こりやすい。複数の波源からの波では、位相関係を調整できるときのみ干渉が起きる。これは位相関係が調整された波は、1つの波源から発したのと同じとみなせるからである(ホイヘンスの原理を参照)。干渉縞には、波が強めあう「明るい」領域と、波が弱めあう「暗い」領域が形成されるが、エネルギー保存の法則により、干渉縞にエネルギーの失われた暗い領域が形成されればその分明るい領域が形成される。
title: 霧箱
text: ウィルソンはこの現象の原因を明らかにするため、霧箱にX線をあててみた。すると、X線をあてた場所の霧が濃くなることが分かった。X線が周囲の空気をイオン化することはすでにヴィルヘルム・レントゲンが発見し、J.J.トムソン、アーネスト・ラザフォードによって研究が進められていた。そのため、ウィルソンは、ほこりがない水蒸気中ではイオン化した空気が水分を引きつけると考えた。
title: 電波
text: 1864年にジェームズ・クラーク・マクスウェルは「光は波の姿をした電磁散乱である」と予測した。それから13年後の1887年にハインリッヒ・ヘルツがマクスウェルの方程式から光よりも周波数の低い電磁波(電波)の姿を推測し、電磁波の発生と検出を可能とする実験機器を考案制作してその存在を実証した。
title: ラマン効果
text: 入射光と等しいエネルギーの光が散乱光となる弾性散乱は,19世紀から知られるレイリー散乱に加え,1908年に発見されたミー散乱がある。
title: 本気汗
text: 視線速度を有する天体からの光はドップラー効果を受け、その天体が遠ざかっている場合には光の波長が伸びスペクトル中のフラウンホーファー線の位置が赤色の方へずれ(赤方偏移)、近づいている場合には波長が縮み青色の方へずれる(青方偏移)。
title: ボンドアルベド
text: ボンドアルベド(Bond albedo)は、天体に入射した電磁波のうち、反射して宇宙空間に散乱した割合である。提案したジョージ・フィリップス・ボンドにちなんで名付けられた。
title: フラウンホーファー線
text: フラウンホーファー線(フラウンホーファーせん)は、太陽光等の連続した光のスペクトルにおいて、ところどころに生じている暗線のこと。光源から観測地点までの間に存在する様々な物質が、特定の波長の光を強く吸収するために生じる。
title: 電磁波
text: 媒質中を伝播する電磁波の速度は、真空中の光速度を物質の屈折率で割った速度になる。例えば、屈折率が 2.417 のダイヤモンドの中を伝播する可視光の速度は、真空中の光速度の約 41% に低下する。ところで、電磁波が異なる屈折率の物質が接している境界を伝播するとき、その伝播速度が変化することによって屈折が起こる。これを利用したものにレンズがあり、メガネやカメラ、天体望遠鏡などに使われ、電子回路の複写などにも利用されている。 なお屈折率は電磁波の波長によって異なるため、屈折する角度も波長に依存する。これを分散と呼ぶ。虹が七色に見えるのは、太陽光が霧などの微小な水滴を通るとき、分散があるために、波長が長い赤色光と波長の短い紫色光が異なる角度に屈折するためである。
title: 赤外線天文学
text: アイザック・ニュートンがプリズムを使って白色光をスペクトルに分光できることを発見した後、1800年にウィリアム・ハーシェルは、太陽光の波長の中でその光を受けた時に最も温度が高い部分は、実はスペクトルの赤色側の端を超えた部分であることを発見した。また、この「熱線」にスペクトル線が見られることも明らかになった。1856年にはチャールズ・ピアッツィ・スマイスが月の光の中から赤外線を検出した。
title: 磁気光学効果
text: 透過光の偏光状態が変化し偏光面が回転する現象はファラデー効果、反射光の偏光状態が変化する現象は磁気光学カー効果と呼ばれる。
title: コンプトン効果
text: 高エネルギーの電子がマイクロ波や赤外線といった低エネルギーの光子と衝突し散乱することで、光子をよりエネルギーの高いX線やγ線へ変化させる現象を逆コンプトン効果と呼ぶ。また、その時に起こる散乱を逆コンプトン散乱(英: inverse Compton scattering)と呼ぶ。
title: 衝効果
text: 衝効果のもう一つの原因として提案されているのが、干渉性後方散乱(英語版)である。天体表面にある粒子などの散乱体のサイズが入射光の波長と同程度であり、かつ散乱を起こす粒子の間隔が波長よりも大きい場合、狭い位相角の範囲内で反射光が増幅される。これが干渉性後方散乱と呼ばれる現象である。明るさの増加は、反射光の波の位相が揃うことで強め合うことによって発生する。
title: 吸収係数
text: 吸収係数(きゅうしゅうけいすう、英: absorption coefficient)または吸光係数(きゅうこうけいすう)とは光がある媒質に入射したとき、その媒質がどれくらいの光を吸収するのかを示す定数。長さの逆数の次元を持つ。ランベルト・ベールの法則に従えば、媒質をある距離通過した光の強度と入射した光の強度の比の対数(吸光度)は、通過距離と比例関係にあり、その比例係数を吸収係数と呼ぶ。
title: 光冠
text: 光学で言うエアリーディスクに相当する現象であり、光が回折することで起こる。水滴の粒子が小さいほど回折角が大きくなるため、光冠の直径は大きくなる。波長が長い光ほど回折角が大きくなるため、内側が紫、外側が赤の色の順序となる。水滴の直径が不揃いであると、それぞれの水滴による回折角の大きさが異なるため、色が混じり合って縁の色がはっきりしないオーレオール(後述)となる。
title: 減光
text: 20世紀になると、減光は希薄な星間物質が天体の光を吸収・散乱することによって起こると考えられるようになり、その決定的な証拠は、1930年にトランプラーによって得られたとされる。トランプラーは、減光が銀河面付近で主に起きていることや、遠い天体程本来の色より赤くみえることから、減光が選択的に起こり、短い波長の光の方が大きな減光を受ける波長依存性も明らかにした。
title: ウィーンの変位則
text: ウィーンの変位則(ウィーンのへんいそく、英: Wien's displacement law)とは、黒体からの輻射のピークの波長が温度に反比例するという法則である。
title: ブラウン運動にまつわる誤解
text: ブラウン運動にまつわる誤解(ブラウンうんどうにまつわるごかい)とは、日本語で記された文献などにおいてブラウン運動を説明する際、溶媒中の微粒子が不規則に動く現象のことを、しばしば「水中で花粉が動く」と誤って記述されている事例を指す。
title: 重ね合わせの原理
text: リチャード・ファインマンは『ファインマン物理学』において、波の干渉と回折はどちらも重ね合わせから生じるものであって、本質的な違いはないと述べた。少数の波源からの波の重ね合わせを論じるときは慣習的に「干渉」が用いられ、波源が多数であれば「回折」と呼ばれがちであるに過ぎない。この論を進めれば、干渉と回折は同一の効果の両極だといえる。はっきり区別できる少数のコヒーレントな波源の重ね合わせは干渉と呼ばれ、一つの波面を無数のコヒーレントな波源の重ね合わせとして表すとき、その効果は回折と呼ばれる。
title: 光
text: 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。
title: ブラウニアンノイズ
text: ブラウニアンノイズ(英: Brownian noise、 サンプル)やブラウンノイズ(英: Brown noise)やレッドノイズ(英: red noise)とは、ブラウン運動(ブラウニアンモーション)によって生成される信号雑音(シグナルノイズ)のこと。
title: ブラッグの法則
text: これは物質を構成する原子により散乱されたX線が、結晶構造の繰り返しによって強めあったり、打ち消しあったりするためである。ブラッグの法則は、X線の波長、結晶面の間隔、および結晶面とX線が成す角度の間の関係を説明する。
title: 旋光
text: 磁場中では全ての分子は光学活性を持つ。ある物質中を伝播する光の向きに配向した磁場は、直線偏光の偏光面を回転させる。これはファラデー効果と呼ばれ、光と電磁場の影響を関連付ける最初の発見の1つである。
title: 偏光
text: 偏光(へんこう、英: polarization)は、電場および磁場の振動方向が規則的な光のこと。これに対して、無規則に振動している光は、非偏光あるいは自然光と呼ぶ。一部の結晶や光学フィルターを通すことによって、自然光から偏光を得ることができる。電波における同様の現象は偏波(へんぱ)と呼ぶ。
title: スネルの法則
text: スネルの法則(スネルのほうそく、英: Snell's law)とは波動一般の屈折現象における二つの媒質中の進行波の伝播速度と入射角・屈折角の関係を表した法則のことである。屈折の法則(くっせつのほうそく)とも呼ばれる。この法則はホイヘンスの原理によって説明することができる。
title: 粒子と波動の二重性
text: 1800年代初頭、ヤングとオーギュスタン・ジャン・フレネルによる二重スリット実験によってホイヘンスの波動説の証拠が得られた。二重スリット実験によって、格子を通った光は、水の流れが作るものと良く似た干渉縞を作る。光の波長もこの干渉縞のパターンから計算できた。光の波動説はすぐに粒子説に置き換わることはなかったが、粒子説では説明がつかない偏光等の性質も説明できることが分かり、1800年代中頃には光に対する主流な考え方になってきた。
title: 複屈折
text: 複屈折(ふくくっせつ、英: Birefringence)とは、光線がある種の物質(例えば方解石という結晶)を透過したときに、その偏光の状態によって、2つの光線に分けられることをいう。それぞれは通常光線と異常光線と呼ばれ、光学軸に対する偏光方向(電場ベクトルの向き)が異なる。この現象は,それぞれの偏光の向きに対して2つの異なる物質の屈折率を与えることで説明される。物質を透過する時の光の速さが、透過する光の電場ベクトルの向きに依存していると言い換えることもできる。
title: 量子論
text: 1900年、マックス・プランクは黒体放射の周波数分布についての観測結果を説明する式を編み出した。このプランクの法則と呼ばれる法則は、黒体上の振動子のエネルギー準位が離散的であることを仮定して導かれたものであった。プランクは、このエネルギーの量子化は物質の性質であって、光そのものの性質ではないと考えていた。このモデルでは、物質が固定されたエネルギー準位しか取ることができないために光は物質と固定のエネルギー量しか交換することができないのであって、光は単に物質の影響を受けているにすぎないとされた。そして、彼はエネルギー量 ΔE と光の周波数 ν の間に ΔE = hν という関係があるということを見いだした。
title: 太陽磁場
text: 太陽磁場は、太陽の分光データから、ジョージ・ヘールにより発見された。まず、19世紀中期に分光学が興った。そして、1890年以降、黒点の分光観測について、奇妙な観測事実が知られる事になった。それは、太陽の他の領域と異なり、黒点の分光観測ではいくつかの吸収線の幅が広がる、あるいは通常は一つである吸収線が2つに分裂する、という観測結果であった。ヘールは、1896年にゼーマンによって発見されたゼーマン効果をこの奇妙な吸収線の解釈に適用し、黒点に強い磁場がある事を示した。
title: ラーモア歳差運動
text: ラーモア歳差運動(ラーモアさいさうんどう、英語: Larmor precession)は、物理学において、電子・原子核・原子などの粒子の持つ磁気モーメントが外部磁場によって歳差運動を起こす現象である。ジョゼフ・ラーモアにちなんで名づけられた。
title: 薄明光線
text: 大気がエアロゾル状態にあり、エアロゾル粒子が比較的多くしかも透過率が高いときに起こる。そのため、薄明光線はチンダル現象の一種である。
title: ビッグバン
text: 遠方の銀河とクエーサーの観測から、これらの天体が赤方偏移していることが分かっている。これは、これらの天体から出た光がより長い波長へとずれていることを意味する。この赤方偏移は、これらの天体のスペクトルをとって、それらの天体に含まれる原子が光と相互作用して生じる輝線や吸収線の分光パターンを実験室で測定したスペクトルと比較することで分かる。この分析から、光のドップラーシフトに対応した値の赤方偏移が測定され、これは後退速度として説明される。後退速度を天体までの距離に対してプロットすると、ハッブルの法則として知られている比例関係が現れる。
title: フラウンホーファー線
text: 1802年、イギリスのウイリアム・ウォラストンが、太陽光のスペクトルのなかにいくつかの暗線の存在を報告した。1814年にフラウンホーファーは、ウォーラストンとは別に、暗線を発見し、系統的な研究を行い、570を超える暗線について波長を計測した。主要な線にAからKの記号をつけ、弱い線については別の記号をつけた。
title: 分散系
text: ミー散乱の強度は粒子径と波長がほぼ等しいときに最大となり、光の入射方向より特に前方側に多く散乱する特徴がある。ミー散乱の強度は波長に特に依存しないので、太陽光の場合は白っぽく見えることになる。
title: オーギュスタン・ジャン・フレネル
text: その後も、仕事の傍ら光学の研究を行った。クリスティアーン・ホイヘンスやトマス・ヤングらによる、従来の「光の波動説」では光は音波と同様、縦波であると考えられていた。フレネルは、偏光の振る舞いから、光の波動説を実証し、かつその振動方向は進行方向に対して垂直な横波であるという結論を得た。この結果は1818年に論文として発表された。フレネルの光学理論は、複屈折現象などを上手く説明できることが明らかになり、広く受け入れられる様になった。また同年、地球のような運動する物体の光行差についての研究を行った。この研究はマイケルソン・モーリーの実験の基礎を与えるものであり、さらには特殊相対性理論につながるものであった。
title: 煙霧
text: ケーラー曲線において、大気中に見られる吸湿性粒子を核とする液滴の多くは、湿度の増大に伴って直径が増していく。これを\"エアロゾル膨潤(Aerosol Swelling)\"という。湿度が100%近くになると曲線はほぼ水平となり、水蒸気をどんどん吸収して直径が増し続ける状態(凝結核が活性化した状態)となり、以降この水滴は雲粒、つまり霧や雲と同じような振る舞いをする。湿度が70% - 80%程度を境にして、これより湿った環境では粒子径が増大してミー散乱の領域に入る。ミー散乱では光の波長に関係なく散乱が起こるので、着色が起こりにくく粒子は灰色を呈する。この状態がもやであり、濃くなると霧あるいはスモッグとなる。
title: ブラッグ曲線
text: ブラッグ曲線(ブラッグきょくせん、Bragg Curve)とは、アルファ線や陽子線など重荷電粒子が物質中を透過する際に示す、単位長さあたりの電離数(比電離)の変化(エネルギーの吸収量変化)を示す曲線である。1903年、イギリスの物理学者ウィリアム・ヘンリー・ブラッグ (William Henry Bragg) によって発見された。
title: ラマン分光法
text: 物質に振動数 ν i {\\displaystyle \\nu _{i}} の単色光を当てて散乱されると、ラマン効果によってストークス線 ν s {\\displaystyle \\nu _{s}} と反ストークス線 ν a {\\displaystyle \\nu _{a}} のラマン線が現れる。ラマン線の波長や散乱強度を測定して、物質のエネルギー準位を求めたり、物質の同定や定量を行う分光法をラマン分光法(ラマンぶんこうほう)と呼ぶ。ラマン分光の特徴として、赤外分光法では測定が困難な水溶液のスペクトルが容易に測定でき、しかも微小量の試料でよいことから、水溶液の定性、定量分析に適している。また強誘電体の相転移機構、結晶の格子振動、分子振動などの固体の物性研究にも応用されている。
title: 磁気嵐
text: 地磁気の値から算出するのがK指数やKp指数である。地球上の観測所における地磁気擾乱の振幅を、対数的に区分された28段階で表現するのがK指数。強度が小さい順に0,0+,1-,1,1+,...,8-,8,8+,9−,9と表現される。Kp指数はサブオーロラ帯(オーロラ帯のやや赤道側)に位置する13か所の観測所におけるK指数を基に算出される。なお、Kp指数のグラフは、その形が楽譜に似ていることから、考案者であるユリウス・バーテルスの名を冠して、\"Bartels musical diagram\"と呼ばれる。
title: LIDAR
text: ライダーを用いるとこれらの問題は解決する。ライダーの光束は密度が高く、コヒーレンスも高い。それだけでなく、波長が極めて短い(紫外光ではおよそ 6995099999999999999♠10 μm から約 6993250000000000000♠250 nm の範囲)。このような電磁波は小さな物体によっても極めてよく「反射」(後方散乱と呼ばれる)される。ライダーの使用法によっては、別の種類の散乱が利用される。レイリー散乱、ミー散乱、ラマン散乱、蛍光である。ライダーの波長は煙などの大気によって運ばれる粒子(エアロゾル)、雲、大気の分子の測定に最適である。
title: 量子力学
text: 1924年にルイ・ド・ブロイは、アインシュタインが1905年に発表した光量子仮説に基いて、光が粒子のように振る舞うように、物質も波のように振る舞うという仮説を立て、粒子の運動量と物質波の波長を結びつけた。ド・ブロイの仮説の正当性は後に、1927年のデイヴィソン=ガーマーの実験によって示された。金属結晶による電子線の回折を確認する実験は、クリントン・デイヴィソンとレスター・ガーマーらの他に、1927年にジョージ・パジェット・トムソンによっても行われており、デイヴィソンとパジェット・トムソンはこの功績により1937年のノーベル物理学賞を得ている。1928年には日本の菊池正士も雲母の薄膜による電子線の干渉現象を観察し、電子が波動性をもっていることを示している。
title: アンタナス・シレイカ
text: フォトトロピン(Phototropin)は植物の青色光受容体タンパク質の一種である。光屈性(Phototropism:茎などが光の方向に曲がる現象)に関わっており、これを語源とする。
title: ホワイト・アッシュ
text: ジョン・エヴァシェッド(またはエバーシェッド、John Evershed、1864年2月26日 – 1956年11月17日)はイギリスの天文学者。太陽黒点のまわりのガスの流れ(エバーシェッド効果、エバーシェッド流)を観測した。
title: 徳光由禾
text: 大気中のロスビー波(ロスビーは、Rossby wave)は、大陸・海洋の温度差や地形の高低差などによって大気が揺すぶられて生じる自由振動の波の一つで、地球大気、惑星大気で見られる大気波である。また、ロスビー波はベータ効果を復元力とする波である。カール=グスタフ・ロスビーによって発見されたことからこの名がある。
title: ドップラー効果
text: ドップラー効果(ドップラーこうか、英: Doppler effect)またはドップラーシフト(英: Doppler shift)とは、波(音波や電磁波など)の発生源(音源・光源など)と観測者との相対的な速度の存在によって、音と動く物体の波の周波数が異なって観測される現象をいう。
title: 岩清水義長
text: 1930年代に彗星分光学の分野を研究し、スウィングス・バンドとスウィングス効果を発見した。スウィングス・バンドは、彗星からのスペクトル中の炭素のラジカルに由来する強い輝線である。スウィングス効果は、スリット分光器を用いて発見されたもので、太陽放射の一部による蛍光に起因するとされている。さらに、スウィングスは星間空間の分光を研究し、恒星の自転、星雲、新星、変光星などの研究を行った。
title: 構造色
text: 牛乳が白いのは、脂肪のコロイドが光を散乱するためである。青い空、夕焼けなどの色は、太陽光が大気中の窒素分子や酸素分子によって散乱されるためである。このような、光の波長より小さな粒子による散乱現象はレイリー散乱と呼ばれる。光の波長と同程度の粒子(散乱体)による光の散乱はミー散乱と呼ばれる。雲が白く見えるのはミー散乱によるものである。
title: X線小角散乱
text: X線小角散乱(Xせんしょうかくさんらん、英: small angle X-ray scattering)とは、X線を物質に照射し、散乱角が小さく散乱されたX線を測定することにより物質の構造情報を得る手法である。略してSAXSということも多い。あるいは、X線の小角度の散乱(小角散乱)の現象のことを指す。
title: コヒーレンス
text: 物理学において、コヒーレンス(日本語: 干渉性・可干渉,英語: coherence)とは、波の持つ性質の一つで、位相の揃い具合、すなわち、干渉のしやすさ(干渉縞の鮮明さ)を表す。
title: エーテル (物理)
text: 19世紀の物理学者ヤングとフレネルは光は波動であると考えた。彼らは、光が横波であると考えるなら、波の振動の向きによって偏光を考えることができ、複屈折を説明することができると指摘した。さらに、回折について様々な実験を行うことにより、ニュートンの粒子モデルを否定した。
title: 減光
text: 星間減光は、星間空間に存在している微粒子による吸収や散乱によって、宇宙空間を伝播する電磁波がさえぎられて弱められる効果のことである。星間減光においても、波長が長い光ほど減光の効果が弱まるため、減光が大きいほど天体の色は赤く見える。そのため、星間減光は星間赤化ともいう。星間赤化は、波長が短い電磁波が弱められ、波長が長い電磁波はあまり弱められないため、長い波長の電磁波が相対的に強くなり、スペクトルの曲線が本来のものから変化する。一方で、輝線や吸収線といったスペクトル成分の波長そのものは変化しない。この点で、スペクトルの曲線が形を変えずに、全体として波長がずれることで色が変化するドップラー偏移とは異なり、星間赤化が赤方偏移とは全く別の現象であることがわかる。
title: メタマテリアル
text: これらの電磁波の挙動は、フレミングの左手の法則に従うため、負の屈折率をもつ物質を「左手系物質」や「左手系メタマテリアル」と呼ぶことがある。
title: アーサー・コンプトン
text: 1923年、Physical Reviewで粒子のような運動量を光子に帰すことによりX線シフトを説明する論文を発表した。これはアインシュタインが1905年のノーベル賞を受賞した際に光電効果を説明するために呼び起こしたものである。これらは1900年にマックス・プランクにより最初に仮定され、光の周波数のみに依存する特定の量のエネルギーを含むことにより「量子化」された光の要素を概念化した。この論文において、それぞれの散乱されたX線光子が1つの電子のみと相互作用すると仮定して、波長のシフトとX線の散乱角の数学的な関係を導出した。この論文は導出した関係を検証する実験について報告することで締めくくっている
title: シュタルク効果
text: シュタルク効果(英: Stark effect)とは、原子や分子に一様な外部電場をかけた時に、スペクトルが変化する現象のこと。原子などのエネルギー準位が分裂するために、スペクトルにサテライト線が現れる。原子に磁場をかけた時に生じるスペクトルの分裂はゼーマン効果であり、シュタルク効果ではない。
title: 電磁気学
text: マクスウェル方程式の解の1つとして、電磁場の波である電磁波が得られる。電磁波は、波長や発生機構によって呼び名が変わる。電気通信などに用いられる波長の長い電磁波は電波、それより波長が短くなると光(赤外線、可視光線、紫外線)、更に波長が短い電磁波は、X線、ガンマ線などと呼ばれる。
title: リュードベリ・リッツの結合原理
text: リュードベリ・リッツの結合原理 (-結合法則, Rydberg-Ritz Combination Principle)、またはリッツの結合則は、1908年にヴァルター・リッツ(Walter Ritz)によって提出された、原子から放射される光の輝線(スペクトル)に働く関係性を示す理論である。
title: 虹
text: ニュートンはプリズムに白色光をあてると虹色が見られることから、光は様々な粒子の混合体であるという「光の微粒子説」を唱えたが、ロバート・フックやクリスティアーン・ホイヘンスなどから激しく批判された。
title: ブラウン運動にまつわる誤解
text: 1827年(1828年説も)、イギリスの植物学者ロバート・ブラウンは、花粉を観察していた際、細かな粒子が不規則に動く現象、いわゆるブラウン運動を発見した。当初はロバートはこれを生命に由来する現象と考えたが、のちに微細な粉末なら生物に由来しなくてもこの運動が生じることも発見した。1905年にアインシュタインが媒質の熱運動による物理学的事象だと説明した。
title: X線
text: X線(エックスせん、英: X-ray)は、波長が1pm - 10nm程度の電磁波である。発見者であるヴィルヘルム・レントゲンの名をとってレントゲン線と呼ばれることもある。放射線の一種で、X線撮影、回折現象を利用した結晶構造の解析などに用いられる。呼称の由来は数学の“未知数”を表す「X」で、これもレントゲンの命名による。