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平行光線やその他の電磁放射は平行光線であるため、伝播する際に拡散は最小限に抑えられます。レーザービームは典型的な例です。発散のない完全に平行な光線は、距離とともに分散しません。ただし、回折により、そのような光線は生成されません。[1]
光は、コリメータなどのさまざまな方法で近似的に平行化できます。完全に平行化された光は、無限遠に焦点が合っていると言われることもあります。したがって、点光源からの距離が長くなるにつれて、球面波面はより平坦になり、完全に平行化された平面波に近づきます。
他の形態の電磁放射線もコリメートすることができる。放射線科では、X線をコリメートすることで、照射される患者の組織の体積を減らし、X線画像の品質を低下させる迷光子（「フィルムフォグ」）を除去する。シンチグラフィーでは、検出器の前にガンマ線コリメータを使用して、表面に対して垂直な光子のみを検出できるようにする。[2]
コリメートという用語は、粒子ビーム（コリメート粒子ビーム）にも適用される場合があります。コリメート粒子ビームでは、通常、高密度材料（鉛、ビスマス合金など）の遮蔽ブロックを使用して、所望の前方方向からの周辺粒子を吸収またはブロックします。特に、このような吸収コリメータのシーケンスが使用されます。この粒子コリメートの方法は日常的に展開されており、世界中のあらゆる粒子加速器複合施設で普及しています。あまり研究されていないが、この同じ前方コリメーション効果を可能にする別の方法では、必要な反応が特定の実験アプリケーションに組み込まれている場合、戦略的な核分極（原子核の 磁気分極）を展開できます。
語源
「コリメート」という単語はラテン語の動詞collimareに由来し、これは「直線に向ける」を意味するcollineareの誤読に由来する。 [3]
出典
レーザー
ガスレーザーや結晶レーザーからのレーザー光は、2枚の平行なミラーの間の光学キャビティ内で形成され、ミラーの表面に対して垂直な経路に光が制限されるため、高度にコリメートされています。[4]実際には、ガスレーザーでは凹面ミラー、平面ミラー、またはその両方の組み合わせを使用できます。[5] [6] [7]高品質のレーザービームの発散は通常1ミリラジアン（3.4分角）未満であり、大口径ビームの場合はさらに小さくなります。レーザーダイオードはキャビティが短いため、あまりコリメートされていない光を放射するため、より高いコリメーションにはコリメートレンズが必要です。
シンクロトロン光
シンクロトロン光は非常によくコリメートされています。[8]これは、相対論的電子（つまり、相対論的速度で移動する電子）を円形の軌道の周りで曲げることによって生成されます。電子が相対論的速度にあるとき、結果として生じる放射は高度にコリメートされており、これは低速では発生しません。[9]
遠方の情報源
太陽以外の恒星からの光は、正確に平行になって地球に到達します。これは、恒星は非常に遠くにあるため、検出可能な角度サイズがないためである。しかし、地球の大気の屈折と乱流により、恒星の光は、約 0.4 秒角の見かけの角度直径で、わずかに平行でない状態で地上に到達します。太陽からの直射光線は、地球から見た太陽の角度直径である 0.5 度だけ平行でない状態で地球に到達します。日食の間、太陽の光はますます平行になり、目に見える表面は細い三日月形になり、最終的には小さな点になり、明確な影と影の帯の現象が発生します。
レンズとミラー
完全な放物面鏡は、平行光線を一点に集めます。逆に、放物面鏡の焦点にある点光源は、コリメータを形成する平行光線を生成します。光源は小さくなければならないため、このような光学システムでは大きな光パワーは生成できません。球面鏡は放物面鏡よりも簡単に作ることができ、ほぼ平行な光を生成するためによく使用されます。多くの種類のレンズも、点光源から平行光を生成することができます。
コリメーションとデコリメーション
「コリメーション」とは、機器内のすべての光学要素が設計された光軸上にあることを意味します。また、光学機器を調整して、そのすべての要素がその設計された軸上（一直線かつ平行）にあるようにするプロセスも指します。双眼鏡の無条件の調整は3 軸コリメーションです。つまり、立体視を提供する両方の光軸が、さまざまな瞳孔間距離設定を選択するために使用されるヒンジの軸と平行に揃っていることを意味します。望遠鏡に関しては、この用語は、各光学コンポーネントの光軸が中心に配置され、平行になって、コリメートされた光が接眼レンズから出てくる必要があるという事実を指します。ほとんどのアマチュア反射望遠鏡は、最適なパフォーマンスを維持するために、数年ごとに再コリメートする必要があります。これは、チェシャー接眼レンズを使用して、または単純なレーザーコリメータまたはオートコリメータを使用して、接眼レンズなしで光学アセンブリを見下ろしてコンポーネントが一直線になっていることを確認するなどの単純な視覚的方法で行うことができます。コリメーションは、レーザーコリメーションのテストによく使用される シアリング干渉計を使用してテストすることもできます。
「デコリメーション」とは、光線の発散が最小限に抑えられたビームを平行状態から発散または収束させるメカニズムまたはプロセスです。デコリメーションは、システム上の理由から意図的に行われる場合もあれば、屈折率の不均一性、閉塞、散乱、偏向、回折、反射、屈折などの多くの要因によって引き起こされる場合もあります。無線、レーダー、ソナー、光通信などの多くのシステムを完全に処理するには、デコリメーションを考慮する必要があります。
参照
参考文献
- ^ 「レーザー技術入門」。メレス・グリオカタログ（PDF）。メレス・グリオ。ndp 36.6 。 2018年8月25日閲覧。
- ^ 「核医学用コリメータ」。核フィールド。
- ^ Lewis, Charlton T.; Short, Charles (2010) [1879]. 「collimo」.ラテン語辞典. オックスフォード; メドフォード: クラレンドン・プレス; ペルセウス・デジタル・ライブラリー.
- ^ 「レーザーの特性」。World of Lasers。2015年。 2015年8月5日閲覧。
- ^ Joshi (2010).工学物理学. Tata McGraw-Hill Education . p. 517. ISBN 9780070704770。
- ^ 工学物理学 1: WBUT 向け。インド: ピアソン教育インド。nd pp. 3–9。ISBN 9788131755938。
- ^ ティプラー、ポール (1992)。『初等現代物理学』マクミラン社、149 ページ。ISBN 9780879015695。
- ^ Winick, Herman; Doniach, S (2012).シンクロトロン放射研究. Springer Science & Business Media . p. 567. ISBN 9781461579984。
- ^ モビリオ、セッティミオ;ボシェリーニ、フェデリコ。メネギーニ、カルロ (2014)。放射光: 基礎、方法、および応用。スプリンガー。 p. 31.ISBN 9783642553158。
文献
- Pfister, J. & Kneedler, JA (sd). 手術室におけるレーザーのガイド。