光を曲げる方法は？

一般的な状況では、光は直線で移動しません（ただし

1つは、光は実際には波であり、独立して伝播する光線で構成されているとほぼ考えることができます。これは、光の波長が伝搬する距離よりもはるかに短い場合に発生します。これは通常、光の場合です（可視範囲の波長は$ 0.4 $から$ 0.7 \、\ mu \ textrm {m} $です）が、必ずしもそうではありません。 電波およびナノ粒子が関与する場合。

これには短波長の制限、波動伝搬は光線伝搬（前者の特別な近似ケース）、特にフェルマーの原理に取って代わられます。光の数学的記述。この原理は、$ A $で始まり$ B $で終わる光線は、移動時間を最小化する経路をたどることを示しています$$ S = \ int_A ^ B n（s）\ textrm {d} s 、$$ここで、$ n（s）$は、パスに沿った（おそらく空間的に依存する）屈折指数です。

均質な媒体の場合、これは確かに伝搬の直線になります。2つの間の平面インターフェースの場合 Snellの屈折の法則を提供するさまざまなメディアと、反射についても説明しています。 （ただし、振動電場としての光の実際の性質を考慮していないため、この説明では透過係数または反射係数を予測できません。

ただし、媒体が均質でない場合、光は not は直線上を移動せず、複雑な不均一性の場合、それに応じてパスを計算するのが難しい場合があります。例については、ミラージュまたはより一般的には大気反射。逆に、特定の光線が通過したい経路がある場合は、次のことが可能です。光をそのように曲げる反射係数の空間依存性を設計します（もちろん、そのような依存性が物理的に合理的であるかどうかは別の問題です。パスが急に曲がりすぎると、コアを持つ材料を見つけることができない場合があります。非常に大きなインデックスとインデックス勾配が必要です。）

レンズを使用して常に光を曲げます。

運動量を維持するため、ある材料から別の材料に移動するときに光が曲がります。

スネルの法則は、光がどのように曲がるかを説明しています。

光は大量を通過するときにも曲がります。オブジェクト-興味がある場合は、「重力レンズ」を調べてください。

屈折率が変化する材料を使用して、光を放物線軌道に効果的に曲げることができます。これは、「グレーデッドインデックスファイバー」を使用して光ファイバーで行われます。

コメント

• 申し訳ありませんが、放物線軌道を追加するのを忘れました。私は今それをしました！
• 'グレーデッドインデックスファイバーでは、光がとにかく（効果的かどうかにかかわらず）曲がっているとは言いません。 'は、ステップインデックスファイバーで光線の反射を描画するのと同じくらい誤解を招く恐れがあります。ストレートグレーデッドインデックスシングルモードファイバでは、光は横方向に定在波を形成するため、直線に沿って伝搬します。したがって、伝搬はありません。
• @texnic：ただし、マルチモードグレーデッドインデックスでは光ファイバは正弦波の経路をたどります。

ここですべての良い答えを一般化するために、次のことができます。光ファイバまたはフォトニック結晶を使用して、ほぼすべての形状に光を曲げます。人工的に見えるかもしれませんが、同じ物理法則に準拠しているため、基本的に他のすべての方法と同等です。

真空中でも光線が湾曲した軌道に沿って進むことができるマクスウェルの方程式の理論的解法が示されています。私は確かにこの分野の専門家ではないので、理論を説明しようとはしません。ただ研究について読んだことを覚えています。ここでそれについて読むことができます： http://physics.aps.org/articles/v5/44 。または、「AiryBeam」をグーグルで検索してみてください

16BitTonsに同意します。光は直線的に進むと書かれていますが、今日使用している光学機器、つまりレンズ、ミラー、プリズムなどの数が非常に多いためです。光の動きの方向を変えたり、実際の経路から外したりして、光を「曲げる」ことができます。ここで、幾何学のように、円は最終的な形状を形成するために結合されたいくつかの小さな直線の組み合わせであることがわかっていることも提案します。三角形、正方形、五角形…..、二十角形、… そして、あなたがより高く上がるにつれて、形はより円になる傾向があります。 いくつかのミラーの組み合わせを使用して曲線の一部を準備するために同様の実験セットアップを配置でき、次に光が一方の端から入射する場合、光の「曲がり」を見ることができるかもしれません もう一方の端から。