学部後期課程
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最終更新日:2026年10月16日

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光学

光学現象は光をプローブとして物質や自然を探る手段として古くから活用されてきたが、現代の工学においても光通信や光エレクトロニクスさらには光を用いた量子情報技術などその重要性は高まっている。この講義では、電磁気学を基礎として、光学の基礎を学ぶ。I部では幾何光学と波動光学の基本的な考え方を学び、光学系の解析法を学ぶ。II部では光学現象のもととなる光と物質の相互作用の原理について学ぶ。ここでは物質及び光は古典物理学の範囲で扱い、4年の量子エレクトロニクスで学ぶ物質と光の量子論の基礎とする。
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
FEN-AM3215L1
FEN-AM3215L1
光学
古澤 明
A1 A2
木曜1限
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講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
YES
他学部履修
可
開講所属
工学部
授業計画
Ⅰ部 幾何光学と波動光学  1 光線追跡と結像および収差   (1)光線追跡   (2)ガウシアンビーム   (3)収差  2 回折および回折限界   (1)ホイヘンスの原理とフーリエ光学   (2)円開口   (3)超解像  3 干渉計   (1)共振器   (2)干渉計 Ⅱ部 光と物質  1 光と物質の相互作用 (1)真空中の電磁場   (2)物質中での電磁場と媒質の応答   (3)物質中での単色平面波の伝播と光学定数   (4)複素誘電率の実数部と虚数部の関係   (5)光の吸収、反射、屈折  2 固体の光学応答   (1)ローレンツモデル   (2)局所場   (3)金属のドルーデモデル  3 各種光学効果   (1)非等方性媒質中の電磁波   (2)電気光学効果   (3)非線形光学効果   (4)磁気光学効果
授業の方法
通常の講義形式
成績評価方法
学期末試験
履修上の注意
毎回の授業内容に沿って参考書・参考資料等を用い事前に学習すること。 また、授業後は、ノート等をもとに復習すること。
その他
<前提となる知識・項目> 線形代数 波動方程式 エルミート多項式 フーリエ変換 等比数列 初等量子力学 電磁気学、電気力学、波動方程式 電磁気学 線形応答 線形代数 力学 電磁気学 誘電率テンソル <応用先・項目> 一般の光学系 量子エレクトロニクス 光リソグラフィー 量子エレクトロニクス 量子光学 固体物理学、光物性 光エレクトロニクス、光通信、量子エレクトロニクス 量子エレクトロニクス、量子光学 コヒーレンス 光エレクトロニクス、固体物理 磁気光学 <備考> 毎回の授業内容に沿って参考書・参考資料等を用い事前に学習すること。授業後はノート等をもとに復習すること。
実務経験と授業科目の関連性
光学機器メーカーにおける勤務経験を有する教員が、実務経験を活かして光学について講義する。