光のソースを表示

{{Otheruses||作品名や人名などの固有名称|ひかり}}
{{出典の明記|date=2013年1月30日 (水) 12:12 (UTC)}}
[[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）]]
'''光'''（ひかり）とは、基本的には、人間の[[目]]を刺激して明るさを感じさせるもの<ref>出典 - 広辞苑</ref>である。

現代の自然科学の分野では、光を「[[可視光線]]」と、異なった名称で呼ぶことも行われている。つまり「光」は[[電磁波]]の一種と位置付けつつ説明されており、同分野では「光」という言葉で[[赤外線]]・[[紫外線]]まで含めて指していることも多い。

光は[[宗教]]や、[[哲学]]、[[自然科学]]、[[物理]]などの考察の対象とされている。

== 宗教や哲学での説明 ==
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。[[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。

[[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。

== 自然科学の説明 ==
光は[[波]]（[[波動]]）としての性質と、[[粒子]]としての性質を同時に併せ持っている。（後述）

また光は[[光源]]や観測者の[[速度]]にかかわらず「[[相対速度]]が変化しない」という特徴を持つ。光の速度を[[光速]]と言う。

=== 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、大きな問題として科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]]」という分野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に[[1927年]]に[[ニールス・ボーア]]が'''[[相補性]]'''という概念を提唱したことで解決した。一方を確定すると他方が不確定になるような2つの量というのは、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、とする考え方である。

「光は[[粒子]]でもあり[[波動|波]]でもある。粒子と波の両方の性質を併せ持つ、[[量子]]というものである」とされるようになり、「光は〈粒子性〉と〈波動性〉を併せ持つ」とも表現されるようになった。

{{Seealso|量子}}

近年では、光の粒子性に重点を置く場合は「[[光子]]」、波動性に重点を置く場合には「[[光波]]」、光が粒子と波の二面性を持った量子である、という点に重点をおく場合は「[[光量子]]」と呼ぶ。

=== 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]]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> - 光のエネルギーは[[振動数]] <math>\nu</math> に比例する
* <math>p = \frac{h}{\lambda}</math> - 光の[[運動量]]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]]・[[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]]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]]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

=== 光の諸性質 ===
光には粒子性と波動性があり、[[屈折]]・（全）[[反射]]・[[干渉 (物理学)|干渉]]（ホログラフィ）・[[回折]]・[[偏光]] (LPL・CPL) などの性質を示す。他にも次のような性質がある。
* 光は通常、直進する（[[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>。
* 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」）
* [[屈折率]]の異なる物質の境界面で光の速度が変化する。その結果、境界面への入射角が直角でない場合には、光の進路が変化する。（[[屈折]]）
* 光の屈折の際は、[[スネルの法則]]が成立する。
* 強さは光源からの距離の2乗に反比例する。（ケプラーの光の[[逆2乗の法則]]）
* 光速は、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#相対性と光速度の不変|光速度不変の原理]]）
* 光は[[質量]]がゼロである。従って[[物質]]ではない。
* 光は物質のない[[真空]]中の[[空間]]を[[伝播]]することができる。
主な物質との関係ではフォトニクスと呼ばれ大別して''Photo''（'''光化学'''、'''光物理'''などの分子場理論）と''Opto''（'''光学'''などの放射場理論）と呼び方が異なる。

[[光物理機能]]としては
* [[励起エネルギー移動]]
* [[化学発光]]
* [[電界発光]] (EL)
光化学機能としては
* [[フォトレジスト]]
* [[光触媒]]
* 光エネルギー変換
光波機能に関わるものとしては
* [[光ファイバー]]
* [[近接場光学]]
* [[コヒーレント分光]]
などがある。

=== 光の種類 ===
* [[太陽光]]
* [[レーザー光]]
* [[放射光]]（[[電磁波]]）
** [[赤外線]]・[[可視光線]]・[[紫外線]]・[[X線]]（軟～硬）などが得られる。

=== 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。
* [[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』
* [[1800年]]頃、[[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]]頃、[[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

== 他 ==
なお、光が、人間の目に入る直線経路は複数とりうることを２穴のピンホールを用いた実験によって[[シャイネル]]が確認した（[[シャイネル試験]]）<ref>[[小川鼎三]]　他4名編集『医学大辞典』 南山堂、1975年、657頁より。出典の表現を若干変更している。</ref>。

== 出典、注 ==
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
{{Col-begin}}
{{Col-2}}
* [[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]]
* [[光線]]
{{Col-2}}
* [[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]]
* [[光通信]]
* [[光ファイバー]] - [[FTTH]]
* [[光ディスク]]
{{Col-end}}

== 外部リンク ==
{{Commons&cat|Light|Light}}
{{Wikiquote|光}}

* [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]

{{電磁波}}

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

{{Link GA|es}}
{{Link GA|bg}}