光物性工学　第３回プリント　佐藤勝昭教官　99.4.20

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教科書：佐藤・越田著「応用電子物性」（コロナ社）

第２回の学習事項

  1. 電磁波としての光

光（可視光線）の周波数は何ヘルツから何ヘルツまで？

電磁波の周波数と放送への利用形態:

中波(AMラジオ)・短波・VHF(FMラジオ, TV)・UHF(TV)・ＳＨＦ(BS,CS)・ミリ波・

サブミリ波（遠赤外線）・赤外線（IR: 光ファイバ通信）・可視光線・紫外線(UV)・極紫外線(VUV)・Ｘ線・γ線

電磁波と偏光(偏波): 偏光面とは磁界Hの面、振動面とは電界Eの面、

偏光を使ったデバイス：液晶ディスプレー、MOディスク、ＭＤ

  1. マクスウェルの方程式

マクスウェル方程式をx方向に進む電磁波について解き、屈折率の２乗が比誘電率に等しいことを導いた。

第２回の問題：(a)波長λ=500nmの光の周波数 (b)比誘電率が5である物質の光の屈折率

[解答] (a) ν＝ｃ／λからν＝6×1014Hz, (b) ｎ＝√５

第２回のＱアンドＡ

  1. ＢＳは波長ｃｍにもかかわらずマイクロ波と呼ぶのはなぜか (H2 深澤)→A. 正式にはSHF =super high frequencyです。マイクロというのは波長が超短波に比べてすごく小さいという意味でして、ニックネームです。ミリ波やサブミリ波と同様に、波長をつかってセンチ波ということもあります。

  2. 将来めがねなしに立体像を出すことは可能か(H2湯地)→A.ホログラフィーを使えば原理的に可能です。

  3. 人の聞こえない低周波の音でもものが振動するか（H1藤本）→A. YES. 音は聞こえる聞こえないに係わらず本質的に振動現象です。

  4. 周波数の違いで各メディアの電波領域を分けているが干渉してノイズになることはないか (H1山中)→A.テレビのそばでラジオに雑音が入るのは、テレビの水平同期周波数の高調波が中波ラジオの帯域にくるからです。また、テレビの映像帯域と音声帯域の分離が悪いと、コントラストの強い映像のときに音声にバズ音というノイズがはいります。

  5. 反射光の偏光、ブリュースター角などを詳しく知りたい(H2上田)→A. 必ず説明します。

  6. 光が真空中を進むとき時空のひずみがあると言っていたが、本当に時間はひずむのか(H1榧守)→A. 一般相対論は現在では実験的に証明されています。

  7. AM, FMの電波はそれぞれどのくらいの距離まで受信可能か (H2森岡)→A. どちらもアンテナの高さと、放送機の出力に依存します。沖縄の米軍基地の中国向けVOA放送の出力は、数百ＫＷもあるので中国奥地にまでとどきます。アンテナの真下では蛍光灯が勝手に点るという話もあります。（真偽のほどは不明）

  8. 映像に周波数があるということだが、イメージがつかめない（H1高橋里）→A. テレビの画面の左から右へ向かって走査線が走っています。そこには、明るいところ暗いところに応じて信号の強弱があります。表現できる最も細かい白黒のパターンが水平解像度を決めますが、白黒パターンの電気信号は走査線にそっての矩形波となります。このように映像を１次元の電気信号にすると時間とともに変化する波となります。その波の周波数が、画像の周波数です。

  9. 電波に映像情報が乗っかるということのイメージがつかめない(H2稲垣)→A.上の質問で映像は１次元の電気信号の強弱に変換されていることがわかったので、その信号を用いてcarrier(搬送波)を変調してやればよいことはすぐに理解できるでしょう。

  10. 光ファイバーは全反射なのに無限遠に伝わらないのはなぜか (H2廣瀬)→A.石英ガラスの損失があるからです。

  11. 消光係数κはどこから出てきたのか（H2外山）→A. 本日の授業で話します。

  12. 偏光ガラスは今後どのようなものに使われていくか(H1杉田)→A. 偏光サングラスはプラスチックの偏光板です。授業で話したように液晶ディスプレーに偏光板はなくてはならないものです。

  13. 高い周波数ほど情報量が多く乗せられてメリットが大きいというがどうやって放送局は周波数を決めたのか(H1大和)→A. 授業でお話ししたのは、何桁も周波数が違うときの話です。中波どうしでは、周波数の高低はそれほどメリット・デメリットになりません。放送局の周波数は自分で選ぶのではなく、郵政省の電波管理局から割り当てられるのです。さらに世界的には国際通信連合において、各国に割り当てています。

  14. エッチビデオの自販機が昼間見えないのもやはり反射率の問題か（H2宍戸）→A. 薄い金属の膜を張ってあるので明るい外から見ると反射光が強くて中が見えません。よるは、外が暗い上、中に照明が点くのでくっきりと見えるのです。（H1花岡君の質問にあるマジックミラーも同じ仕掛けです）

  15. レーダーに使う電波の波長は。レーダー毎に波長が違わないと混乱するがどうか（H2原田）→A. SHFを用いています。当然、それぞれのレーダーごとに違っていると思いますが、レーダーは自分が発射した電波がどれだけ後に戻ってきたかを測定するので、発射する電波を符号化しておけば、混信の心配はないでしょう。

  16. ε0μ0=c-2となる理由（H1花田）→A. 光の速度をｃとして真空中でのマクスウェル方程式を解くと得られます。

  17. Ｈ２所属ですが卒研で佐藤研に入れるか（H2編　小松）→A. 旧学科（電子情報工学科）として入った方は、コースが違っても、同じ学科ですから卒研につくことは可能です。実際、私は昨年すでにＰ所属になりましたが、Ｈ２の学生が５人きています。.来年度以降も、希望があれば特例処置を考えます。