偏光子と波長板

偏光子は偏光状態を選択し、波長板は成分の相対位相をシフトさせる、偏光を制御するための基本的なツールです。

Definition

偏光に作用する光学素子であり、偏光子は選択された偏光成分を透過させ、波長板は直交する成分間に固定された位相遅延を導入して偏光状態を変化させます。

Scope

このトピックでは、偏光の生成、変換、分析に使用される光学部品について説明します。これには、二色性偏光子、反射型偏光子、偏光ビームスプリッター、偏光子を通過する光の透過に関するマリュスの法則、直交する成分間に制御された位相差を導入する波長板（リターダー）の作用、半波長板と四分の一波長板、およびそれらを用いた直線偏光の回転や円偏光の生成、これらの要素の組み合わせを記述するジョーンズ行列が含まれます。多くの機器の基礎となる偏光制御の実用的な手段を扱います。

Core questions

• 偏光子はどのように偏光を選択し、どれくらいの光を透過させますか？
• 波長板はどのように光の偏光状態を変化させますか？
• 半波長板と四分の一波長板は実際にどのように使用されますか？
• これらの要素の組み合わせは、どのようにしてある偏光を別の偏光に変換しますか？

Key concepts

• 偏光子
• マリュスの法則
• 波長板
• 半波長板
• 四分の一波長板
• 速軸と遅軸
• 偏光ビームスプリッター
• 位相差

Key theories

マリュスの法則

直線偏光が理想的な偏光子を通過するとき、透過光の強度は、入射光の強度に、偏光と偏光子の透過軸とのなす角の余弦の2乗を乗じたものに等しくなります。

波長板の位相差

複屈折板は、その速軸と遅軸に沿った成分間に位相差を導入します。半波長板は直線偏光を回転させ、四分の一波長板は直線偏光と円偏光の間で変換を行います。

Clinical relevance

偏光子と波長板は、診断病理学で使用される偏光顕微鏡、グルコースなどの光学活性分析物を測定する偏光計、およびディスプレイや眼科機器で光を制御する液晶デバイスの主要な構成要素です。

History

マリュスは1809年に彼の強度法則を確立し、ニコルは1828年に彼の名にちなんだ方解石偏光プリズムを考案しました。実用的なシート偏光子は、エドウィン・ランドが1930年代に二色性偏光フィルムを発明し、ポラロイド社を設立した後、広く利用可能になりました。

Key figures

• Étienne-Louis Malus
• William Nicol
• Edwin Land

Seminal works

• hecht2017
• salehteich2019

Frequently asked questions

2つの交差した偏光子を通過する光の量はどれくらいですか？

理想的にはゼロです。透過軸が垂直である場合、マリュスの法則によれば、90度の余弦がゼロであるため透過はゼロとなり、これが交差した偏光子が暗く見える理由です。

四分の一波長板はどのようにして円偏光を生成しますか？

直線偏光が波長板の軸に対して45度の角度で入射すると、波長板は一方の成分をもう一方の成分に対して4分の1波長だけ遅延させ、2つの等振幅成分が結合して円偏光を形成します。