第1章イントロ

物質科学、生命科学などでは、対象とする物質や生体物質のcharacterizationや機器分析のために光技術、とりわけ、分光技術を用います。 例えば、次の命題が与えられたとき、どのような手段を用いればよいか、その理由も含め考えてみましょう。答えは、1つではありません。

1. 半導体のバンドギャップを光学的に決めるにはどうすればよいでしょうか?：回答例
2. 化合物の組成を光を使って決めるにはどうすればよいでしょうか?：回答例
3. 光を使って物質の結合状態を調べるにはどうすればよいでしょうか?：回答例
4. 光を使って金属錯体における金属の価数を決めるにはどうすればよいでしょうか?：回答例
5. 光を使って半導体中の欠陥の面分布を可視化するにはどうすればよいでしょうかか?：回答例

1. 蛍光分光光度計（蛍光(PL)スペクトル、蛍光励起(PLE)スペクトル）
2. 分光光度計（透過スペクトル、光吸収スペクトル）
3. FTIR
4. ラマン分光
5. エリプソメトリ

このように分析・評価・観察には
�@ 光吸収・透過、�A 反射、�B 発光、 �C 散乱、�D光音響、�E 光伝導、 �F 光電子、�G 旋光性・円二色性、�H 干渉・回折
などさまざまな光学現象が使われています。この講義では、これらの現象が、どのように物質の性質を表しているかを、基礎に帰って学びます。

第2回　光が物質中を伝わるとき

屈折率・消光係数とは？吸収係数・透過率との関係は？　

屈折率ｎ、消光係数κがどのように定義された量であるかを電磁波の伝わり方をあらわす式を用いて説明します。

マクスウェルの方程式の固有解を求めることによって、光学定数と光学誘電率の関係を導きます。

第3回　光が物質の表面で反射されるとき

反射と屈折、反射と偏光　ここでは、物質による光の反射の現象を境界面での電磁波の伝わり方の問題であると捉え、境界面での連続性を考えることによって、斜め入射の反射率の偏光依存性を導きます。この現象をつかって、光学定数を求める「エリプソメトリ」についても触れます。

第4回　レンズで集光したとき光スポットはどこまで小さくできるか：レンズの開口数、回折限界

レンズによる集光の回折現象。分解能の式を導きます。これから、ブルーレイディスクがＤＶＤに比べ高密度に記録できる密度が高くなる訳を教えます。また、顕微鏡で液浸レンズを使うと分解能がなぜ上がるかについて述べます。

第5回　回折限界を超えて：超解像、近接場

回折限界を超えて微細なものを観察する手段としての超解像および近接場について学びます。特に、全反射系、狭窄光ファイバ系などによって近接場が発生でｊきることを学びます。