科目名[英文名]
光工学   [Optical Engineering]
区分	工学部専門科目等	選択必修		単位数	2
対象学科等		対象年次	3～4	開講時期	1学期
授業形態	1学期	時間割番号	023711
責任教員 [ローマ字表記]
高木 康博   [TAKAKI Yasuhiro]
所属	工学部	研究室	新１号館N201	メールアドレス

概要

光技術は、現代の電子産業、ＩＴ産業、バイオ産業などにおいて欠くことのできない重要な技術になっています。本講義では、光に関わる研究者や技術者に必要な光学の基礎について学びます。電磁気学をもとに光の基本的な性質や振る舞いについて理解し、応用へと結びつけます。

到達基準

空間を伝わる波としての光の物理的なイメージを頭に描け、それを数式で表すことができるようになる。 履修案内のカリキュラムマップを参照してください。

授業内容

1.電磁波としての光 光は電磁波の一種であり、その振る舞いはマクスウェル方程式で説明できます。マクスウェル方程式の図的なイメージと、光に特有な事柄について学びます。 2.波動方程式 マクスウェル方程式から、光の伝搬を表す基本方程式である波動方程式を導きます。 3.光の伝搬 波動方程式の一般解を求めます。複素数を用いた波の表現法や、波面（等位相面）、位相速度、屈折率、波数といった光に関する基本事項を学びます。 4.光の波面 代表的な波として、平面波と球面波について学びます。数式表現と空間伝搬のイメージを結びつけます。 5.光のエネルギー 場としてのエネルギー密度、エネルギーの流れであるポインティングベクトル、その光検出について学びます。 6.偏光 光が横波であるため、その空間的な振動には様々な形態があり、これを偏光と言います。偏光は、液晶ディスプレイなどの様々な情報機器で利用されます。 7.光の反射・屈折 異なる物質の境界面で生じる反射・屈折現象を、電磁波に対する境界条件をもとに解析し、フレネルの法則を導きます。ブルースター角、全反射、エバネッセント波についても学びます。 8.幾何光学 光を光線として扱う幾何光学について学びます。マトリックスを用いた光学系の表現と結像の基本について理解します。幾何光学は様々な光学機器の設計に用いられます。 9.光の干渉 光の重ね合わせによる干渉現象の数式による取り扱いについて学びます。実用的な応用として、反射防止や光計測について学びます。 10.光の回折 光の波面の空間的な変化である回折現象の数式による表現について学びます。フレネル近似やフラウンフォーファ近似とフーリエ変換との関係について学び、簡単な回折計算を行います。 を行います。

履修条件・関連項目

本学の標準時間数に準ずる予習と復習を行うこと。

テキスト・教科書

大頭、高木著「基礎光学」（コロナ社）

参考書

Newton別冊　光とは何か？ Newton別冊　波のサイエンス 谷田貝豊彦　例題で学ぶ光学入門（森北出版）

成績評価の方法

中間テストと期末テストで評価します

教員から一言

光の理論は美しい。基礎を理解すれば応用は無限大。

キーワード

光，偏光，反射屈折，干渉，回折，光線

オフィスアワー

毎週木曜日１３〜１５時、新１号館N201

備考１

備考２

参照ホームページ

http://www.tuat.ac.jp/~e-takaki

開講言語

日本語

語学学習科目

更新日付

2019/03/14 17:25:03