質問: 光のトンネル効果って? 光のトンネル効果について教えて下さい。 又、量子におけるトンネル効果との違いについても出来たら教えていただきたいのですが。 よろしくお願いします。
回答: 光は誘電体界面で全反射する再にエバネッセント光を発生します。 http://www.ee.seikei.ac.jp/user/seiichi/lecture/wave/column6/evanescent.html このエバネッセント光は全反射で光が伝搬していかない領域への光の染み出しで、界面に斜めに入射したことによって界面に垂直な方向の運動量が少なくなって、染み出し領域では指数的に減衰する解しかなくこれを、入射波と反射波が存在する伝搬領域と繋げることにより発生するものです(フレネルの式を複素数まで広げたもの)。したがって、このエバネッセント光が他の光が伝搬可能な領域と接触すると、その領域へ光が伝搬することになます。すなわち、ちょうど光がトンネルしたことになります。フォトンstmなんかは典型的な例だと思います。 境界条件としては、境界に平行な面での電場と磁場が連続という条件なので周波数が一定の波に対してはマクスウェル方程式を介して、界面で値が連続、1階微分が連続という条件になります。電磁波の方程式から時間微分を周波数一定として角周波数で置きかえると2階の空間微分 だけがのこることからわかるように、シュレーディンガー方程式のポテンシャル問題に似てきます。この場合、ポテンシャルの深さは屈折率の2乗の大きさに対応します。したがって、シュレーディンガー方程式テンシャル問題のトンネル現象とは非常によく似ています(ただし、電磁場はベクトル場で偏光などの影響あります)。ちなみに、電磁場も量子化できるので「量子のトンネル」といえばトンネルだと思います。