黄華堂☆星空ブログ

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身の回りの光の科学 Vol.03 続き
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    虹ってどうしてできるの?太陽はなんで眩しいの?赤外線や紫外線って何?テレビってどうして映るの?など私たちの生活には身近だけど意外と知らない『光』に関することがたくさんあります。それらをわかりやすく噛み砕いていく、国際光年にちなんだ特集コンテンツです!!

    今回は前回のレーザーポインターのお話の続きです。

    レーザーが通常のドラゴンボールの孫悟空と違う点は、放射された光が同じ様に励起状態にある他の原子に衝突して、同様の遷移を誘発するところにあります。つまり、スーパーサイヤ人状態の悟空が複数いたとして、一人が打ったかめはめ波が別の悟空にあたった場合、その瞬間にその悟空もついカメハメ波を打ってしまいます。そして2回目のカメハメ波が別の悟空にあたってしまうと、その瞬間にかめはめ波を……ということが起こっています。(あくまでもイメージであることを忘れないでください笑)このように他の原子から出る光に誘導されて放射される光を誘導放射と言います。


    誘導放射(位相・方向が同じ)

    つまり、自然放射の光から、誘導されてどんどん光が増幅していくので、”誘導放射による光の増幅”という意味 の“LASER”になったんですね。そして、その光は全て同じエネルギーであるので、単色の光となります。また、誘導放射された光は位相(波の山や谷)と進行方向がそろっているので、最初にあげた3つの直進性・単色性・可干渉性を持ちます。どうですか?少しはレーザーについて分かっていただけたでしょうか。



    今回は空の話ではなく、「レーザーポインター」という身近にあるミクロの世界で起こる光の科学について説明しました。しかし、今回の原理は、地球上だけではなく宇宙の星々から出ている光にも関係している話なのです。例えば、”誘導放射によるマイクロ波の増幅”として”Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation”の頭文字をとって”maser(メーザー)”というものが存在します。

    宇宙には大量に原子や分子が存在します。星から発せられた光が、エネルギーの高い原子や分子の中を通過すると、メーザーを起こすことがあると言われています。水分子や水分基、一酸化ケイ素を起源とするメーザーがすでに見つかっており、メーザーの観測によって星の運動などがよく調べられています。ちなみにメーザーが発見されることで知られているのはブラックホール周りの降着円盤や星形成領域、赤色巨星などが挙げられます。また種となる星の光が十分に増幅されて地球に届くので、電波望遠鏡では望遠鏡の方向を確認する電波源として用いられることもあります。



    大質量星形成領域IRAS 20126+4104の赤外線画像(R.Cesaroni et al.2013)

    《参考文献》
    ・国立天文台 大量のガスを一気に呑みこむ小さな怪物天体
    (http://www.subarutelescope.org/Pressrelease/2015/06/02/j_index.html)
    ・株式会社キーエンス レーザの仕組み
    (http://www.keyence.co.jp/marking/special/school/study/principle.jsp)
    ・生物物理計算化学者の雛
    (http://masa-cbl.hatenadiary.jp/entry/20130109/1357738635)
    ・大質量星形成領域が銀河面から遠ざかる様子をVERAで観測
    (http://www.astroarts.co.jp/news/2015/05/29vera/index-j.shtml)

    by Noguchi

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