光のソースを表示

{{Redirect|光波|測量に用いる計測機器|光波測距儀}}
{{Otheruses||作品名や人名などの固有名称|ひかり|春秋の光|光 (春秋)}}
{{wt|光}}
[[ファイル:USA Antelope-Canyon.jpg|thumb|250px|上方から入ってきた光の道筋が、散乱によって見えている様子。（米国の[[アンテロープ・キャニオン]]にて）]]
{{読み仮名|'''光'''|ひかり}}は広義には[[電磁波]]を意味し, 狭義には電磁波のうち[[可視光線|可視光]]（波長が380 nmから760 nmのもの）をいう<ref name="syoumei7">{{Cite book |和書 |author=照明学会 |title=照明ハンドブック 第2版 |year=2003|page=7}}</ref>。狭義の光は[[非電離放射線]]の一つ<ref>{{Cite web|和書|url=https://www.env.go.jp/chemi/rhm/h27kisoshiryo/attach/201606mat1-01-14.pdf|title=「放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料(平成27年度版)」第1章 放射線の基礎知識|publisher=[[環境省]]|format=pdf|accessdate=2021-05-31}}</ref>。

== 基本的性質 ==
[[ファイル:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.jpg|thumb|300px|レーザー光]]
* 直進
** 光は均質な媒質の内部では直進する<ref name="syoumei7" />（[[エウクレイデス]]の「光の直進の法則」）。厳密には、[[重力場]]では光の経路も彎曲する<ref>{{Cite |和書 |author = [[アルバート・アインシュタイン]]|translator=金子務|title = わが相対性理論 |date = 1981| pages = 147|publisher = 白揚社 |isbn=|ref = harv }}</ref>。
* [[反射 (物理学)|反射]]・[[屈折]]
** 光は異なる媒質の境界面で反射あるいは屈折する<ref name="syoumei7" />。[[屈折率]]も参照。
** 凸凹の無い平面鏡に当たった光は、鏡に当たったときと同じ角度で反射する（エウクレイデスの「光の反射の法則」）。
** 光の屈折の際は、[[スネルの法則]]が成立する。
* [[透過]]・[[吸収]]{{要曖昧さ回避|date=2023年1月}}
** 光が透明な媒質の境界面に当たったとき、その一部は境界面で反射するが、残りは媒質の内部を通過する現象を透過という<ref name="syoumei7" />。
** 光が透明な媒質の内部を通過するとき、その内部へ吸収変換される現象を吸収という<ref name="syoumei7" />。
* [[干渉 (物理学)|干渉]]・[[回折]]
** 二つの光波（位相差が時間とともに変化しない同一周波数の[[コヒーレンス|コヒーレント]]な二つの光）が重なり合うことで光が強くなったり弱くなったりする現象を干渉という<ref name="syoumei7" />。
** 光が伝搬するときに障害物の後方に回り込む現象を回折という<ref name="syoumei7" />。
* 自然光と[[偏光]]
** 光速（光の速さ）は、光源の運動状態にかかわらず、不変である（[[特殊相対性理論|光速度不変の原理]]）。また、光は[[媒質]]を必要とせず、[[真空]]中を[[伝播]]することができる。
{{Main|偏光}}

== 光の理解 ==
{{出典の明記|date=2019年2月|section=1}}
=== 思想史 ===
光は様々な[[思想]]や[[宗教]]において、超越的存在者の属性を示すものとされた。古くから宗教に光は登場しており、より具体的には太陽と結びつけられることも多かった。[[古代エジプト]]の神、[[アメン]]・[[ラー]]などはその一例である（[[太陽神]]も参照可）。[[プラトン]]の有名な「[[洞窟の比喩]]」では、光の源である[[太陽]]と最高原理「善の[[イデア]]」とを結びつけている。

[[新プラトン主義]]では、光に強弱や濃淡があることから、世界の多様性を説明しようとしており、[[哲学]]と[[神秘主義]]が融合している。例えば[[プロティノス]]は「一者」「叡智（[[ヌース]]）」「[[魂]]」の3原理から世界を説明し、「一者」は、それ自体把握され得ないものであり光そのもの、「叡智（ヌース）」は「一者」を映し出しているものであり太陽であり、「魂」は「叡智」を受けて輝くもので月や星であるとし、光の比喩で世界の説明を論理化した。この新プラトン主義は[[魔術]]、[[ヘルメス主義]]、[[グノーシス主義]]にまで影響を及ぼした、とも言われている。

『[[新約聖書]]』ではイエスにより「私は、世にいる間、世の光である」（[[ヨハネ福音書]] 9:5）と語られる。またイエスは弟子と群集に対して「あなたたちは世の光である」（[[地の塩、世の光]]）と語る。[[偽ディオニシウス・アレオパギタ|ディオニュシオス・アレオパギテース]]においては、父なる神が光源であり、光が[[救世主イエス・キリスト|イエス]]であり、イエスは天上界の[[イデア]]を明かし、人々の魂を照らすのであり、光による照明が人に認識を与えるのだとされた。この思想はキリスト教世界の思想に様々な形で影響を与えた。しばしば光＝正義、闇＝悪の二元対立としてたとえて語られた。

[[グノーシス主義]]では光と闇の二元的対立によって世界を説明した。

[[仏教]]では、光は、[[仏]]や[[菩薩]]などの[[智慧]]や[[慈悲]]を象徴するものとされる。

=== 科学史 ===
==== 粒子説と波動説 ====
「光は粒子なのか? それとも波なのか?」 この問題は20世紀前半まで、学者たちを大いに悩ませた。なぜなら、光が波であるとしなければ説明できない現象（たとえば光の[[干渉 (物理学)|干渉]]、[[分光]]など）と、光が粒子であるとしなければ説明できない現象（たとえば[[光電効果]]など）が存在していたからである（詳細は後述）。

この問題は、[[20世紀]]に[[量子力学]]が確立していく中でようやく解決することになった。[[不確定性原理]]によって生じた問題を説明するため、[[1927年]]に[[ニールス・ボーア]]が、一方を確定すると他方が不確定になるような2つの量は、互いに補い合いあうことにより対象の完全な記述が得られるとする、'''[[相補性]]'''という概念を提唱したのである。この考え方が受け入れられ、「光は〈粒子性〉と〈波動性〉を併せ持つ」と表現されるようになった。

==== 光の粒子性 ====
[[アイザック・ニュートン|ニュートン]]によって、光は粒子だとする説が唱えられた（[[粒子説]]）。[[アルベルト・アインシュタイン|アインシュタイン]]は[[光子]]の概念を提唱し、これは現在まで用いられている。

粒子（[[量子]]）としての光を[[光子]]（[[光量子]]）という。光子は[[電磁場]]の[[量子化 (物理学)|量子化]]によって現れる量子の1つで、[[電磁相互作用]]を媒介する。
* <math>E = h \nu</math> ... 光のエネルギー''E''は[[振動数]] <math>\nu</math> に比例する（比例定数 ''h'' は[[プランク定数]]）
* <math>p = \frac{h}{\lambda}</math> ... 光の[[運動量]]の大きさ''p''は[[波長]] <math>\lambda</math> に反比例する
このため波長の短い[[X線]]などにおいて、光の粒子性は特に顕著となる。
{{main|光電効果|コンプトン効果}}

==== 光の波動性 ====
光は波動として振る舞い[[反射 (物理学)|反射]]・[[屈折]]・[[回折]]などの現象を起こす。

[[ヤングの実験]]（1805年）により[[光の波動説]]として証明され、その後[[ジェームズ・クラーク・マクスウェル|マクスウェル]]らにより光波は[[電磁波]]であることが示された。厳密には[[マクスウェルの方程式]]で記述される[[ベクトル場|ベクトル]]波であり[[偏光]]を持つが、[[波動光学]]では簡略化のために[[スカラー (物理学)|スカラー]]波として扱うことが多い。

波動としての光を光波と呼ぶ。
* 光のエネルギーは[[電場]]の[[振幅]]の2乗に比例する
* 運動量は[[ポインティング・ベクトル]]に比例する

==== 光の理論のタイム・テーブル ====
* [[紀元前4世紀]] [[エウクレイデス]]（ユークリッド）、光の直進の法則、光の反射の法則を発見。
* 10世紀 - 11世紀、[[イブン・アル＝ハイサム]]（[[アルハゼン]]とも。965年-1040年）『[[光学の書]]』、アラビア語（原語）: Kitāb al-Manāẓir (كتاب المناظر)、 ラテン語: De Aspectibus or Perspectiva、英語 Book of Optics。七巻にもおよぶ光学の書。13世紀にはラテン語に翻訳されヨーロッパで広まった。科学的方法で光を研究しており、ベーコン、ウィテロ、ケプラー、ニュートンなどに大きな影響を与え、彼らの研究手法（科学的方法）や光学研究などに多大な影響を与えている。[[バーゼル]]での初版は[[1572年]]（『[[光学法典]]』）。
* [[1611年]] [[ヨハネス・ケプラー]]、光の逆2乗の法則を発見。
* [[1621年]] [[ヴィレブロルト・スネル|スネル]]が光の屈折の法則（[[スネルの法則]]）を発見。
* [[1637年]] [[ルネ・デカルト|デカルト]]が『屈折光学』で光の屈折反射を論じる。
* [[17世紀]]{{いつ|date=2012年11月}}<!--具体的に何年か--> [[アイザック・ニュートン|ニュートン]]による光の分散の実験
* [[17世紀]]{{いつ|date=2012年11月}}<!--具体的に何年か--> [[オーレ・レーマー|レーマー]]による光速度の測定
* [[1690年]] [[クリスティアーン・ホイヘンス|ホイヘンス]]『光についての論考』 - [[ホイヘンスの原理]]
* [[1704年]] ニュートン『[[光学 (アイザック・ニュートン)|光学]]』
* [[1800年]]ごろ、[[ヤングの実験]]
* [[1847年]] [[マイケル・ファラデー]]による[[偏光]]の実験
* [[1850年]]ごろ、[[レオン・フーコー]]や[[アルマン・フィゾー]]の光速度の測定
* ウェーバによる[[電磁波]]の速度の測定
* [[19世紀]] [[マクスウェルの方程式]]
* [[1881年]] [[マイケルソン・モーリーの実験]]
* [[1905年]] [[アルベルト・アインシュタイン|アインシュタイン]]の光量子仮説
* [[1958年]] [[チャールズ・タウンズ]]によるレーザーの発明

== 出典 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
{{関連項目過剰|date=2019年5月}}
; 理論
* [[粒子説]]
** [[光電効果]] - [[光量子仮説]]
* [[波動説]]
* [[光速度]] - [[光速度不変の原理]]
* [[光学]] - [[幾何光学]] - [[量子光学]] - [[波動光学]] - [[電磁光学]]
** [[光エレクトロニクス|光電子工学]]
* [[光化学]]
* [[太陽光]]
* [[光線]]
* [[放射光]]

; 応用
* [[レーザー光]] - [[コヒーレンス]]
* [[ルミネセンス]]（[[蛍光]]、[[燐光]]）
* [[色]] - [[光の三原色]] - [[スペクトル]]
* [[照明]] - [[光源]]
* [[光による通信]]
* [[光ファイバー]] - [[FTTH]]
* [[光ディスク]]
* [[ハイパースペクトルイメージング]]

; 機能
* 光物理機能
** [[化学発光]]
** [[エレクトロルミネセンス|電界発光]] (EL)
* 光化学機能
** [[フォトレジスト]]
** [[光触媒]]
* 光波機能
** [[光ファイバー]]

== 外部リンク ==
{{Sisterlinks
}}
* [http://www.anfoworld.com/LightsMF.html 光と光の記録]
* [http://www.oitda.or.jp/ 財団法人 光産業技術振興協会]
* [http://osj-jsap.jp 日本光学会]
* [http://photochemistry.jp/　光化学協会]
*{{コトバンク}}

{{電磁波}}

{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:ひかり}}
[[Category:哲学の概念]]
[[Category:光|*]]
[[Category:エネルギー]]
[[Category:物理学]]