光の科学史(読み)ひかりのかがくし

日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

光の科学史
ひかりのかがくし

17世紀以降のおもなできごとを、以下の5項目に大別して示す。
(1)光学器械、新技術の開発に関して。
(2)新現象、実験法則の発見、理論の検証実験に関して。
(3)光速測定に関して。
(4)光に関する理論に関して。
(5)光を利用した物性、物質構造、宇宙物理の研究に関して。[藤井寛治]
〔17世紀〕
【光学器械、新技術の開発に関して】
 屈折望遠鏡(オランダの眼鏡師が発明,1608年ごろ。直後にガリレイ、ケプラーも製作。ホイヘンス,1655年)。顕微鏡(フック、細胞の発見,1665年)。反射望遠鏡(グレゴリー,1665年、ニュートン,1668年)。
【新現象、実験法則の発見、理論の検証実験に関して】
 全反射、臨界角(ケプラー『屈折光学』,1611年)。屈折の法則(スネル,1621年ごろ、デカルト『屈折光学』,1637年)。回折(グリマルディ,1665年)。複屈折(バルトリヌス,1669年)。プリズムによる分散(ニュートン,1672年)。ニュートン環,1675年。偏光(ホイヘンス,1678年)。
【光速測定に関して】
 木星の食(レーマー,1675年)。
【光に関する理論に関して】
 薄膜の色、虹(にじ)の理論(デカルト、フック、ニュートンら)。光線の経路を決めるフェルマーの原理,1661年。光の波動論(ホイヘンスの原理『光についての論考』,1690年)。
【光を利用した物性、物質構造、宇宙物理の研究に関して】
 月面での太陽光の乱反射(月が明るい理由、ガリレイ『天文対話』,1632年)。
〔18世紀〕
【光学器械、新技術の開発に関して】
 色消しレンズ(可能性、オイラー,1747年。製作、ドロンド,1758年)。ハーシェル式反射望遠鏡(天王星の発見,1781年)。光学ガラス製造法(ギナン,1790年)。
【新現象、実験法則の発見、理論の検証実験に関して】【光速測定に関して】
 光行差と光速(ブラッドリー,1728年)。
【光に関する理論に関して】
 ニュートン『光学』,1704年。
〔19世紀前半〕
【光学器械、新技術の開発に関して】
 応用光学(細隙(スリット)利用によるスペクトル観測、ウォラストンら,1802年)。光学器械工場(ツァイス,1846年)。
【新現象、実験法則の発見、理論の検証実験に関して】
 紫外線の化学作用,1801年。スペクトルの研究(赤外線の発見、光と同じ反射の屈折則。太陽スペクトル中の暗線,1802年)。偏光(反射光の偏光、マリュス,1808年。偏光面回転、干渉、アラゴーら,1811~12年)。光源の運動による色の変化(ドップラー効果,1842年)。磁気と光の関係(ファラデー効果,1845年)。
【光速測定に関して】
 地表での光速測定(フィゾー,1849年、フーコー,1850年)。水中での光速(波動論の検証、フーコー,1850年。フレネルの部分随伴説と一致、フィゾー,1851年)。
【光に関する理論に関して】
 波動論の展開と完成(ヤング,1800~07年、干渉理論、光は横波,1817年。フレネル、回折理論,1818年、『光学』,1837年)。電磁力の近接作用論(ファラデー,1837年)。
〔19世紀後半〕
【光学器械、新技術の開発に関して】
 分光分析(ブンゼン,1859年、キルヒホッフ,1859年)。光学器械の改良(アッベ、顕微鏡映像理論,1873年)。
【新現象、実験法則の発見、理論の検証実験に関して】
 静電場中の等方性物体が示す複屈折(カー,1875年)。熱放射エネルギーのシュテファンの法則,1879年。マクスウェル理論の検証(電磁波の存在、光の性質との一致、ヘルツ,1888年。光圧、レーベデフ,1890年)。ゼーマン効果(原子放射の機構、電子論の検証,1896年)。
【光速測定に関して】
 光エーテル風の光速への影響(マイケルソンの否定的結果,1881年、さらにモーリーと,1887年)。
【光に関する理論に関して】
 分光学(温度と光の色、キルヒホッフ,1859年)。古典電磁気学(マクスウェル『電気磁気論』,1873年)。ローレンツ、媒質密度と光の屈折率,1878年、電子論,1892年、運動物体の短縮仮説,1892年。回折理論(キルヒホッフ,1882年)。シュテファンの法則の導出(ボルツマン,1884年)。熱放射のウィーン変位則,1893年。熱放射法則(エネルギー量子、プランク,1900年)。
【光を利用した物性、物質構造、宇宙物理の研究に関して】
 元素に固有なスペクトル(ルビジウム、セシウムの発見、ブンゼンら,1860~61年。タリウム、クルックスら,1861年。太陽スペクトルからヘリウム、ジャンサンら,1868年)。天体分光学(シリウスの視線速度、ハギンズ,1868年)。水素原子の線スペクトルの可視部系列の発見(バルマー,1885年)。X線の発見(レントゲン,1895年)。
〔20世紀〕
【光学器械、新技術の開発に関して】
 X線分光器(W・H・ブラッグ,1913年)。新しい写真法ホログラフィーの発見(ガボール,1949年、1971年ノーベル賞)。原子・分子系からの誘導放出を利用したマイクロ波増幅メーザーの開発(タウンズら,1954年)。同じく、誘導放出を利用した光の増幅器レーザー(メイマンら,1960年)。50年代からの電波望遠鏡の発達、宇宙の観測可能域の拡大(ライル、ヒューウィッシュ、「電波天文学における先駆的な研究」で1974年ノーベル賞)。
【新現象、実験法則の発見、理論の検証実験に関して】
 水素線スペクトル系列(紫外部についてライマン,1906年、赤外部についてパッシェン,1908年)。X線回折(ラウエ,1912年)。X線と電子の散乱(衝突過程での光の粒子性の確認、コンプトン,1923年、1927年ノーベル賞)。媒質中の高速荷電粒子からの光の放出(チェレンコフ,1937年、古典理論を出したフランク、タムと1958年ノーベル賞)。核によるγ(ガンマ)線の放出と共鳴吸収におけるメスバウアー効果(メスバウアー,1958年、1961年ノーベル賞)。
【光速測定に関して】
 物理の基礎定数としての真空中の光速cは、他の量を決める基準の一つとしてc=299792458m/秒(定義値)と決められる(1983年国際度量衡総会)。
【光に関する理論に関して】
 アインシュタイン、光量子仮説(光電効果の説明,1905年)、特殊相対性理論(光速一定の要請,1905年)、重力の光の伝播(でんぱ)に対する影響,1911年。チェレンコフ効果の古典論(フランク、タム,1908年)。X線干渉の理論(ブラッグ父子,1912年)。ボーアの原子模型(原子スペクトル系列の説明,1913年)。
【光を利用した物性、物質構造、宇宙物理の研究に関して】
 X線による結晶構造解析の始まり(ラウエ,1912年、ブラッグ父子,1912年)。元素の固有X線スペクトルと原子番号の関係(モーズリー,1913年)。メスバウアー効果,1958年。量子力学の成立(1920年代)により、古典光学から、粒子性・波動性の統一的記述可能な量子光学へ。非線形光学、レーザー、メーザーの理論と応用の展開(1964年、メーザー、レーザーの発明および量子エレクトロニクスの基礎研究で、タウンズ、バソフ、プロホロフにノーベル賞)。電磁場を含む相対論的場の量子論の展開(1965年、量子電気力学の分野における基礎的研究で、朝永(ともなが)、シュウィンガー、ファインマンにノーベル賞)。宇宙物理学の重要発見(X線星,1962年、電波源天体クエーサー,1963年、絶対温度3Kの宇宙放射,1965年、周期的電波パルスの放出源,1967年。ペンジアス、ウィルソン、宇宙黒体放射の発見により1978年ノーベル賞)。

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