月刊ホームページ2002年2月号

Topへ 1.はじめに 2.どうすれば光るの 3.特徴は 4.もっと明るく 5.何ができるの 6.日本の施設 7.おわりに

3.放射光の特徴は?
放射光は連続光
放射光は指向性が高くとても明るい光であることをすでにお話しました。放射光にはもう一つ、大きな特徴があります。それはすべての波長の光を含んでいる、すなわち連続光であるということです。電子が光速で円軌道を描いているとして、放出される放射光は灯台の光のように高い指向性を持っていますので、観測者にとってその光を観測できるのは電子が観測者に向かったその一瞬だけです。ですから観測者はその光をパルス波として観測することになります。一般に時間に対する任意の波形をフーリエ変換するとその波形が含む周波数(波長)分布が分かります。パルス波をフーリエ変換するとそれはすべての周波数に分布を持ちますので、パルス波はすべての波長成分の光を含んでいることが分かります。実際には、すでに述べたように、放射光は電子のエネルギーの逆数に比例した広がりをもちますので、観測するパルス波もエネルギーに応じた幅を持ちます。このことはそのパルス波が含んでいる周波数(波長)に上限(下限)があることを意味します。波長の下限を臨界波長と呼び、円軌道放射では軌道の曲率半径をρ、電子の静止質量をm相対論的質量をmとすれば、

となります。つまり電子のエネルギーが大きいほど、あるいは電子を大きく曲げるほど短い波長の光(エネルギーの高い光)が出せるのです。下の図はつくば市高エネルギー加速器研究機構にある放射光施設(PF:Photon Factory)の波長分布です。(現在はリングの改良によりさらに輝度が強くなっています。)
引用文献[3]より
波長λは光のエネルギーEとという関係があります。

放射光の偏光性
実は放射光には太陽光などと違いもうひとつ特徴があります。それは偏光性を持つという事です。観測する位置により直線偏光になったり、円偏光になったりします。詳しい説明はこのホームページでは省略します。


2.どうすれば光るの? 3.放射光の特徴は? 4.明るくするには?

驚異の光:放射光
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