第1章 光学の基礎[渡辺 彰] |
1. はじめに 1 |
2. 光は直進する 2 |
3. 光束は直接目で見えない 4 |
4. 光の進路は可逆的である 4 |
5. 反射の法則 5 |
6. 屈折の法則 11 |
6.1 光路長 14 |
6.2 全反射 15 |
第2章 プリズムとレンズ[槌田 博文] |
1. プリズムのはたらき 17 |
2. レンズのはたらき 19 |
3. 結像のしくみ 21 |
4. 凸レンズ、凹レンズと焦点距離 23 |
5. 凹面鏡と凸面鏡 27 |
coffee break GRINレンズと蜃気楼 29 |
第3章 レンズによる結像[槌田 博文] |
1. 結像の求め方 30 |
2. 結像の実際とルーペ 33 |
3. 光学機器のレンズ系 36 |
4. レンズの収差 41 |
5. レンズの絞り 44 |
coffee break 初期の顕微鏡 40 |
coffee break 非球面レンズ 43 |
第4章 波としての光(1)基礎[大橋 一司] |
1. はじめに 46 |
2. 波 48 |
3. 波の基本的な表現 51 |
4. 光の波の波長と周波数 54 |
5. 光の伝播 56 |
coffee break テレビ電波とアンテナ 51 |
第5章 波としての光(2)干渉[大橋 一司] |
1. 干渉 59 |
2. ヤングの干渉実験 61 |
3. 干渉の応用 67 |
第6章 波としての光(3)回折[大橋 一司] |
1. 回折 70 |
2. レンズの分解能 75 |
3. 回折の応用 77 |
4. おわりに 79 |
coffee break 光ディスクによる反射光 78 |
第7章 偏光のしくみと応用[横田 英嗣] |
1. 偏光 80 |
2. 波のモデル 81 |
3. 複屈折について 84 |
4. 偏光を利用した光学素子 85 |
4.1 偏光子(偏光プリズム) 85 |
4.2 偏光板 86 |
4.3 位相板・補償板 86 |
5. いろいろな偏光状態 88 |
6. 反射による偏光 90 |
7. 自然光の偏光状態 92 |
付録7-1 偏光状態の数学的記述 95 |
付録7-2 光の偏光状態の検出 96 |
coffee break 生きものと偏光 93 |
第8章 レーザーの原理[霜田 光一] |
1. レーザーとは 97 |
2. 光の吸収と放出 98 |
2.1 ボーアの周波数条件 98 |
2.2 アインシュタインのA係数とB係数 100 |
3. 熱放射 101 |
4. 光の増幅 102 |
5. レーザーの発振条件 104 |
6. 反転分布をつくる方法 106 |
7. レーザー光の特徴 107 |
7.1 指向性 107 |
7.2 単色性 108 |
7.3 エネルギー密度 109 |
付録1 自然放出係数と誘導放出係数 111 |
付録2 放電管の線スペクトル 111 |
付録3 誘導放出断面積 111 |
第9章 レーザーの実際[霜田 光一] |
1. レーザーの種類 113 |
2. レーザーの動作特性 114 |
2.1 Qスイッチ発振 115 |
2.2 モード同期 116 |
3. 固体レーザー 118 |
4. 気体レーザー 120 |
4.1 ヘリウム-ネオンレーザー 120 |
4.2 アルゴンレーザー、クリプトンレーザー 121 |
4.3 金属蒸気レーザー 121 |
4.4 炭酸ガスレーザー 122 |
4.5 エキシマーレーザー 123 |
5. 半導体レーザー 123 |
6. 波長可変レーザー 127 |
6.1 色素レーザー 128 |
6.2 波長可変固体レーザー 128 |
7. その他のレーザー 129 |
第10章 目と色[内川 惠二] |
1. 目の仕組み 130 |
2. 光に色はない 131 |
3. 目の中にある3種類の錐体が色を決める 133 |
4. 3つの色ですべての色ができる 136 |
5. 色の見えは不思議 137 |
6. 目と色のさらなる不思議 140 |
7. おわりに 143 |
coffee break 色は科学者を引きつける 135 |
第11章 光学機器(1)カメラ[小方 康司,今井 利廣] |
1. はじめに 145 |
2. カメラレンズの働き 145 |
3. 焦点距離の違い 148 |
4. カメラの種類 150 |
5. 一眼レフカメラ用のレンズ 152 |
6. レンズシャッターカメラ用のレンズ 156 |
coffee break カメラの語源 147 |
第12章 光学機器(2)望遠鏡[後藤 尚志,今井 利廣] |
1. はじめに 159 |
2. 何故、大きくみえるか~望遠鏡のはたらき 160 |
3. 望遠鏡の種類 161 |
4. ケプラー式望遠鏡の構造 163 |
5. 口径(対物レンズ径)と射出瞳径 164 |
6. 反射望遠鏡(反射屈折望遠鏡) 167 |
7. 像の反転系(ケプラー式地上望遠鏡の特徴) 168 |
8. 視度合わせとピント合わせ 171 |
coffee break カメラのファインダーも望遠鏡の仲間 162 |
coffee break 望遠鏡で大きく見える?近くに見える? 1694 |
coffee break アイレリーフ 166 |
coffee break ダハプリズム(ルーフプリズム) 171 |
coffee break 双眼鏡の視度調整~楽に良く観るために 173 |
第13章 光学機器(3)顕微鏡[斎藤 良治,今井 利廣] |
1 顕微鏡のはたらき 174 |
2 顕微鏡の光学系 174 |
3 照明光学系 176 |
4 対物レンズ 178 |
5 顕微鏡の分解能 178 |
coffee break 無色透明な生体標本の観察 183 |
coffee break 顕微鏡対物レンズの種類 184 |
第14章 光学機器(4)内視鏡[小方 康司,今井 利廣] |
1. 内視鏡のはたらき 185 |
2. 光ファイバーの特徴 185 |
3. 内視鏡光学系の構成 188 |
4. ファイバースコープ 189 |
5. 硬性内視鏡の光学系 193 |
6. ビデオ内視鏡 194 |
coffee break 内視鏡用ファイバーと通信用の光ファイバーとのちがい 192 |
coffee break 災害時の人命救助に活躍した内視鏡 195 |
第15章 光を用いた情報機器[後藤 敦夫] |
1. はじめに 196 |
2. CD(コンパクトディスク)プレーヤー 196 |
2.1 コンパクトディスクの構造 196 |
2.2 光ピックアップの構成 199 |
(1) 半導体レーザー 199 |
(2) 対物レンズ 201 |
(3) 回折格子とトラッキングエラー信号 202 |
(4) ハーフミラー 204 |
(5) シリンドリカルレンズとフォーカシングエラー信号 204 |
3. レーザープリンター 206 |
3.1 まえがき 206 |
3.2 基本光学系 206 |
(1) 半導体レーザ 207ー |
(2) シリンドリカルレンズと面倒れ補正機構 207 |
(3) 走査レンズ 209 |
1. バーコードリーダー 212 |
4.1 まえがき 212 |
4.2 回転多面鏡式バーコードリーダー 213 |
4.3 ホログラムディスク式バーコードリーダー 215 |
coffee break CDはごみ,傷に強い 205 |
coffee break 手持ち式CCD走査バーコードリーダー 217 |
coffee break 見えないバーコード 218 |
第16章 自然界の光(1)屈折・分散・回折・干渉による現象[横田 英嗣,槌田 博文] |
1. はじめに 219 |
2. 自然光について-太陽光- 220 |
3. 太陽光によるさまざまな現象 222 |
3.1 日食,月食(光の直進性) 222 |
3.2 大気差による現象(不均質媒質の光の進み方) 226 |
3.3 グリーンフラッシュ(大気差による光の屈折) 228 |
3.4 蜃気楼・逃げ水(屈折率分布による光の屈折) 229 |
3.5 魚から見た外界(2つの媒質の境界線における光の屈折) 230 |
3.6 虹(大気中の水滴による光の屈折) 223 |
3.7 内量,外量・幻日(大気中の氷の微結晶による屈折・反射) 235 |
3.8 ブロッケン現象(光の屈折) 239 |
3.9 シャボン玉の色(光の干渉による色) 240 |
4. おわりに 243 |
第17章 自然界の光(2)散乱による現象(若木 守明,横田 英嗣) |
1. はじめに 245 |
2. 光の散乱特性 246 |
3. 自然界における光の散乱効果の分類 253 |
3.1 散乱光のみが見える場合 253 |
(1)青空 253 |
(2)雲 254 |
(3)湯気 255 |
(4)紫煙 255 |
(5)海の青さ 255 |
3.2 散乱光と背景が重なる場合 256 |
3.3 散乱光と光源が重なる場合 258 |
4. おわりに 258 |
Coffee break ハイディンガーブラッシュ 252 |
索引 261 |
電子教材、OSA実験キットのご案内 277 |