偏光(へんこう)

太陽(たいよう)や電灯(でんとう)から出(で)る光(ひかり)（自然光(しぜんこう)）は、進(すす)む向(む)きに垂直(すいちょく)な平面内(へいめんない)のあらゆる向(む)きに、同(おな)じくらいの強(つよ)さで振動(しんどう)している横波(よこなみ)である。偏光板(へんこうばん)は、特定(とくてい)の1つの向(む)き（透過軸(とうかじく)）に振動(しんどう)する成分(せいぶん)だけを通(とお)す板(いた)で、自然光(しぜんこう)を偏光板(へんこうばん)に通(とお)すと、透過軸(とうかじく)の向(む)きに振動(しんどう)する光(ひかり)（偏光(へんこう)）だけが残(のこ)る。自然光(しぜんこう)の強(つよ)さを$I_0$とすると、1枚(まい)の偏光板(へんこうばん)を通(とお)った直後(ちょくご)の強(つよ)さはおよそ$\dfrac{I_0}{2}$だ。

偏光(へんこう)を2枚(まい)目(め)の偏光板(へんこうばん)に通(とお)すとき、1枚(まい)目(め)と2枚(まい)目(め)の透過軸(とうかじく)の間(あいだ)の角度(かくど)を$\theta$とすると、通(とお)り抜(ぬ)ける光(ひかり)の強(つよ)さ$I$は$I=I_1\cos^2\theta$（$I_1$は1枚(まい)目(め)を通(とお)った直後(ちょくご)の強(つよ)さ）になる。$\theta=0°$（透過軸(とうかじく)が同(おな)じ向(む)き）なら$\cos^2\theta=1$で全部(ぜんぶ)通(とお)り、$\theta=90°$（直角(ちょっかく)、クロスニコル）なら$\cos^2\theta=0$でほとんど光(ひかり)が通(とお)らなくなる。

縦波(たてなみ)である音波(おんぱ)には、進(すす)む向(む)きに垂直(すいちょく)な面内(めんない)での振動(しんどう)の向(む)きという区別(くべつ)がないので、偏光(へんこう)という現象(げんしょう)は起(お)こらない。光(ひかり)を偏光板(へんこうばん)に通(とお)すと明暗(めいあん)が変(か)わることは、光(ひかり)が横波(よこなみ)であることを示(しめ)す実験(じっけん)的(てき)な証拠(しょうこ)になっている。

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例題(れいだい)1：1枚(まい)目(め)の偏光板(へんこうばん)を通(とお)った直後(ちょくご)の光(ひかり)の強(つよ)さを$I_1$とする。2枚(まい)目(め)の偏光板(へんこうばん)の透過軸(とうかじく)を1枚(まい)目(め)から60°傾(かたむ)けて重(かさ)ねると、通(とお)り抜(ぬ)ける光(ひかり)の強(つよ)さは$I_1$の何倍(なんばい)か。$\cos60°=0.5$なので、$I=I_1\cos^260°=I_1\times0.5^2=$0.25倍(ばい)（1/4）。

例題(れいだい)2：2枚(まい)目(め)の透過軸(とうかじく)を1枚(まい)目(め)から30°傾(かたむ)けると、通(とお)り抜(ぬ)ける光(ひかり)の強(つよ)さは$I_1$の何倍(なんばい)か。$\cos30°=\dfrac{\sqrt3}{2}$なので、$I=I_1\left(\dfrac{\sqrt3}{2}\right)^2=I_1\times\dfrac{3}{4}=$0.75倍(ばい)（3/4）。角度(かくど)を90°に近(ちか)づけるほど、通(とお)る光(ひかり)は急(きゅう)に少(すく)なくなる。

例題(れいだい)3：2枚(まい)の偏光板(へんこうばん)を重(かさ)ねてどちらかをゆっくり回転(かいてん)させると、透過光(とうかこう)の明(あか)るさはどう変(か)わるか。透過軸(とうかじく)の間(あいだ)の角度(かくど)$\theta$が0°で最(もっと)も明(あか)るく（全部(ぜんぶ)通(とお)る）、90°（クロスニコル）で最(もっと)も暗(くら)く（ほぼ通(とお)らない）なり、$\cos^2\theta$にしたがって明暗(めいあん)がなめらかに変化(へんか)する。

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水面(すいめん)やガラス、アスファルトの道路(どうろ)などで反射(はんしゃ)（新しいタブで開きます）した光(ひかり)は、反射(はんしゃ)面(めん)に対(たい)して水平(すいへい)な向(む)きに振動(しんどう)する成分(せいぶん)が多(おお)くなる偏(かたよ)り（部分(ぶぶん)的(てき)な偏光(へんこう)）をもつ。これが水面(すいめん)のぎらついた反射光(はんしゃこう)として強(つよ)く目(め)に入(はい)ってくる。

偏光(へんこう)サングラスのレンズは、反射光(はんしゃこう)に多(おお)い水平方向(すいへいほうこう)の振動(しんどう)を通(とお)さない向(む)きに透過軸(とうかじく)を合(あ)わせた偏光板(へんこうばん)になっている。これにより反射光(はんしゃこう)のぎらつきだけを弱(よわ)め、水中(すいちゅう)の様子(ようす)や道路(どうろ)の状態(じょうたい)を見(み)やすくする工夫(くふう)だ。

同(おな)じ仕組(しく)みは、カメラのレンズに取(と)り付(つ)ける偏光(へんこう)フィルターや、透明(とうめい)なプラスチック（新しいタブで開きます）の模型(もけい)に力(ちから)がかかった部分(ぶぶん)（ひずみ）を偏光板(へんこうばん)を通(とお)して色(いろ)づけて観察(かんさつ)する実験(じっけん)にも使(つか)われている。偏光(へんこう)は、光(ひかり)が横波(よこなみ)であることを利用(りよう)した身近(みぢか)な技術(ぎじゅつ)につながっている。