国立大学法人 東京工業大学

講義の概要とねらい

光導波路、ディスプレーなどを含む光・電子デバイス工学、光物性や光機能性の分野で光学の基礎の知識が必要です。本講義は具体的に、Maxwell方程式から始め、波動方程式及び光の基本的性質を学び、Fresnel方程式を用い、光の屈折及び反射を取り上げます。応用として光ファイバ、導波路、近接場光学を紹介します。偏光状態、偏光子、波長板などを説明します。光干渉の原理、干渉の応用として干渉計、多光波干渉、反射防止膜、干渉フィルターなどを紹介します。回折の基礎、スリットと円型の開口におけるFraunhofer回折、光学機器の分解能を説明し、回折格子及び分光器を紹介します。Einstein係数、光の誘導放出、レーザーの原理とその応用を説明します。本講義を全て英語で行ないます。

到達目標

【到達目標】　本講義を履修することによって、電磁気学の知識を元にし、光の性質、または光の屈折、偏光、干渉、回折などを含む基礎的な光学現象を理解することを到達目標とします。さらに、講義中にデモンストレーション実験を行うことによって、観察力、課題発見力を高め、理論とデモンストレーション実験を比較することで課題解決力を身に付けさせることを到達目標とします。
【テーマ】　材料の光物性や光機能性、材料の光学的評価、光・電子デバイス、光通信などの分野では光学の基礎の知識が不可欠です。本講義では、固定論の線形光学を中心にした基礎を築くことを目的とし、レーザーの原理など近年の光学のトピックスを含め上記の分野での応用のための知識を身につけます。

キーワード

光の基本的性質、光の伝搬、偏光、光の干渉、回折の基礎、レーザーの原理

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

授業の進め方

毎回の講義の最初の２０分間で、前回の講義の内容復習および演習問題の解説をします。本講義のその日の内容によって、最初はデモンストレーション実験もおこない、実験で観察した現象を解析しながら講義を進めます。各回の講義の内容をよく理解し、課題を予習・復習で行って下さい。授業を主に英語で行いますが、重要なポイントを日本語でもまとめます。

授業計画・課題

授業時間外学修（予習・復習等）

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

初めての講義で英文の配布資料を配ります。講義のスライドを毎回の講義の後配布する

参考書、講義資料等

大津元一 「現代光科学」（１）（朝倉書店）
E. Hecht: Optics (Addison Wesley)

成績評価の基準及び方法

講義の内容の理解およびその応用を評価する。期末試験（90％），小テスト（10％）で成績を評価する。

関連する科目

• MAT.P303 ： 固体物理学(電子系)
• MAT.P301 ： 固体物理学(格子系)
• MAT.C302：分光学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし。

その他

主に英語での授業ですが、各スライドの重要なポイントを日本語でもまとめます。英語/日本語の割合は大体6：4になっていますので、英語は得意でなくても授業が受けられます。