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＿とても難しい問題です。
＿先ず、光の強さとは、電磁波としての光のエネルギーのことです。その物体が照射された時にどれくらいのエネルギーを物体に与える事が出来るか？という考え方です。単位は[J] です。
＿次に、強い光、詰まり、明るさ、ですが、物体から放射または反射する光によって認知される視覚に関する心理物理量のことです。先ず、発光体か、反射体か、詰まり、自ら光っているのか、反射しているだけか、に、依って違いますし、発光体の全方位を考えているのか、受け取った、例えば、眼の中に入って来た光だけを考えているのか、でも違って来ます。
＿ですから、光の単位としては、
光束[lm](ルーメン)
光度[Cd](カンデラ)
照度[lx](ルクス)
輝度[Cd/m²]
色温度[K]
平均演色評価数[Ra]
と、色々な物理量があるのです。
＿詰まり、エネルギーが強めあっても、より光る、と、言うことには直截結びつかないのです。
＿ですから、水面の波紋の様には考えることは出来ません。谷の部分でも光を発しているし、谷が重なればより強いエネルギーを持ちますが、その状態がより明るいか、より光っているか、は、全く別の問題なのです。
ただ、一枚目に載せた画像を見る限り、波面として描かれているのは、光の横波のうち、山の部分だけのようにみえるのですが。
全て高校生の範囲でこう思っておけば良いというのをききたいです。
＿蛍光管の光は、明滅しています。ただ、その明滅のサイクルが速いのでずっと光っている様に感じるのです。蛍光管の場合は光エネルギー自体が、サインカーブで電圧(ひいては電流、即ち、電子の流れ)が変化するので、[J] で表される光のエネルギー自体が変化しているのです。しかし、人間の目にはずっと光っている様に感じます。
＿詰まり、人間の目は、そんなに速い変化は分からない、そして、光のエネルギーの強弱もあんまり分からない、光の明暗は光のエネルギーの強さじゃあない、と、言う事です。
＿次に光の位相って何なんだ？と、言う事です。実はぺんぎん にも、6割程度しか分かっていません。
＿この位相は、英語でphase と言います。moon phase (月の満ち欠け) のphase です。超ひも理論に擬(なぞら)えて光子を振動する弦に喩(たと)えて見ましょう。もう少し捉え易くするために、軟式テニスのボールの様なものを光子と考えてみます。このボールが、縦横に伸び縮みしています。扁平の度合いが光の周波数に当たります。ボールが当たった時に貰うエネルギー(痛さ)が光の強さです。人間の目は可視光しか認識しませんので、ある扁平度のボールしか見えません。扁平度が違うボールは見えないけれども、当たると痛いのです。
＿そして、特定の扁平度のボールの数が、単位時間または単位面積に多くあると、明るい、と、感じるのです。
＿ヤンクの干渉実験のスリットは、扁平度に合わせた孔を開けて、特定の扁平度のボールだけをその穴から通しているのです。但し、通り抜けた後は、単振動を行っているばねの様に軟式テニスのボールの様な光子も扁平度を一定のリズムで変化捺せ続けています。
＿普段は、扁平度変化のリズムがズレたボールが混ざり合っていますが、スリットからの距離で、扁平度のリズムは同じになっています。
＿今、スリットからの距離で考えましたが、特定の距離にスポットを当てて考えて、今度は、時間変化を考えると、ボールの扁平度は変化しているので、実際は明滅しているのだけれども、人間の眼は、その変化を追いきれずにずっと光っている、と、感じている。と、言う事です。
＿干渉実験は、このボールの扁平度をサインカーブの波の合成の重ね合わせで、時間変化に対して固定化してしまおう、と、居う話しです。
『続く』
『つづき』
＿すると、スポットを当てた場所、即ち、スリットからの一定の距離の場所には、特定の扁平度の軟式テニスのボールが多くなった場所と、少なくなった場所とが、時間変化に対して変わらずに存在する事に成ります。
＿これが光の明暗に対応します。
＿特定の周波数の光子の多寡を示していて、光のエネルギーの強弱を示している訳ではありません。
＿月の様にそこにあるけれども、見えている部分が変化しているだけです。
＿軟式テニスボールの扁平度は、光の周波数を表しています。
＿干渉に依って、時間変化に拘わらず波の合成(干渉の実験では、位相≒周波数)で、波の周波数を縦軸に、スリットからの距離を横軸に取ると、波が強まった(絶対値の高い)部分が明るくなったのではなく、可視光の周波数(絶対値の特定部分の幅)にあった部分が明るくなり、それ以外の部分が暗くなったのです。
＿周波数は座標をどう取るか？で、正負が逆転するので、マイナス側にも、可視光に相当する周波数帯では明るく成ります。
＿ぺんぎん も6割位しか分かっていないので、ぼんやりとしか伝わらなかったかも知れませんが、光の位相って言う訳の分からないものが、ぼんやりとでも伝わったでしょうか？
＿念の為の確認です。
＿「波の谷と谷でも光が強め合って明るくなるという認識でよろしいでしょうか？」→明るいのは、周波数帯が可視光域になって、サインカーブが時間軸に対して固定されたからで、場所により、可視光域の場所と可視光域外の場所とが出来たからです。山のてっぺんとか、谷のどん底とか、が、明るい訳ではありません。
＿「ただ、一枚目に載せた画像を見る限り、波面として描かれているのは、光の横波のうち、山の部分だけのようにみえるのですが。」→波面を描く時は、通常、y軸が最大となるところを実線で描いています。破線も描く時には、谷のどん底を描きます。
＿しかし、それらが、明るい所とか、暗い所とか、を、表している訳ではなく、周波数の大きさ等のy軸の価の最大値・最小値を表しています。
光の場合、この位相が明るく、ここの位相が暗いとかではなく、全て光ではあるけれども、可視光の範囲で位相が重なると明るく見え、互いに位相を打ち消し合うように波が重なると暗く見えるという感じですかね？なんとなくわかった気がします。
今までは波の山の部分とか谷の部分が1番明るいみたいな勘違いをしていましたが、どの位相が重なり合っても明るく見えるというわけですね。
ありがとうございました。
＿光は難しいです。ちょっと深く調べると、すぐに一般相対性理論にぶち当たります。
＿ぺんぎん には、一般相対性理論が6割位しか理解出来ないので、光も6割位しか理解出来ないです。でも、この本、嘘を付いているな、位は分かって来ました。
＿光は、相当の割合の参考書が嘘、と、言うか、理解出来ていないので、誤魔化しています。
＿光の位相とは、「光波が経験してきた振動の累積を 周期 2πの関数として表現する量」であり、周波数自体ではないのです。
＿取り敢えず、光の強さと、明るさ、と、が、全く関係ないものであることは、理解して戴けたものとして、ホッとしています。
＿光の位相の合成で、周波数が変化して、可視光外の周波数になると、暗くなる。
＿対比として、周りが暗くなるら、可視光域の場所は明るく見える、と、言う風に理解した方が良いと思います。明るくなる、ではなくて、部分的に暗くなる、と、考えた方が良いです。
＿明るく見えるのは、錯覚の部分も多いのです。
＿光を学ぶのは、生体の認知機能(生物学)やら、認知心理学やら、も、必要になって来るのです。
＿専門ではないので、体系的に学んでおらず、独学でやっていますけれども、難しいです。
とても奥が深いのですね。
高校物理では何かと疑問が出てくるので困ります😅
＿光は、見えている様で見えないからね。可視光域しか感知出来ていないし、ヒトが見たと感じているのは実際は、眼の網膜に結ばれた像を神経の電気パルス信号にしたものを、脳で処理したものだからね。
＿そして、ヒトを除く生物の殆どは、色を感知していない。白黒の濃淡の世界にいる訳です。
＿見えている、と、思い込んでいると、余計に分からなくなってしまう。手探りで考えないと、間違った理解をしてしまう。
では、高校物理の範囲において、波の干渉という分野があるのですが、ヤングの実験や回折格子などでは、光波が強め合う所は明線と書いてあるので、波の谷と谷でも光が強め合って明るくなるという認識でよろしいでしょうか？あと、波面だけを書く場合、それは波の山と谷両方を表していると考えて良いのでしょうか