デモンストレーション物理学II

授業目的
内容としては,幾何光学(反射,屈折),波動光学(干渉,回折),電磁気学と光(マクスウェル方程式の基礎,光の速度,偏光,分散)などについて学ぶ.光学および電磁気学の基礎概念と原理,それらが関係する諸現象の本質について,演示実験を見ながら基礎的な事項を学ぶ.関係する応用についても,実験を通して知識を広げる.
到達目標
光学と電磁気の基礎について,概念や論理関係を正しく理解し,実験結果を定性的に予測できる.
光線としての光,波動現象としての光,電磁波としての光の基本的な理論的扱いを身につけ,さまざまな光学現象に適用できる.
授業計画
第1回1. イントロダクション
・光の研究の歴史
2. 光線としての光(1)
・光の速度の測定,GPS, LiDARについて
第2回2. 光線としての光(2)
・フェルマーの最小時間原理
・光の直進性,蜃気楼
・反射の法則,凹面鏡講義(誤差の扱い)
第3回2. 光線としての光(3)
・屈折の法則,内部全反射,光ファイバー,プリズム実験1
第4回2. 光線としての光(4)
・レンズ実験2
第5回2. 光線としての光(5)
・虫眼鏡,望遠鏡,顕微鏡,カメラの仕組み
第6回3. 波動としての光(1)(光の波動現象)
・波の表現
・2光束干渉,光ディスクと干渉
第7回3. 波動としての光(2)(光の波動現象)
・多光束干渉,回折格子
第8回3. 波動としての光(3)(光の波動現象)
・フラウンホーファー回折
第9回3. 波動としての光(4)(光の波動現象)
・フレネル回折
第10回3. 波動としての光(5)(光の波動現象)
・色と色覚
・紫外光,赤外光
第11回4. 電磁波としての光(1)
・電磁気学の基礎
・マクスウェルの方程式
・波動方程式
第12回4. 電磁波としての光(2)
・分極の運動と分散
・虹
第13回4. 電磁波としての光(3)
・偏光
第14回5. 光の粒子性,電子の波動性と量子論
・熱放射
・光電効果