幾何光学

幾何光学(きかこうがく)とは、 の 波動性や 量子性その他を無視して、光の進む の性質のみを 幾何学的に研究する 光学の分野である。

光学機器設計に重要な位置を占める。光の 波長が、( 光学系のサイズに比べて)極端に小さい場合の現象を取り扱う。

歴史

古代ギリシアにおいては 視覚に関する眼の役割に対し能動的な見方と受動的な見方とが対立していた。 眼が受容器官に過ぎないとする見方は 原子論者や エンペドクレスによって唱えられていたが、 プラトンは眼球から放射が出ているとする能動的な見方を主張した [1] [2]。 この能動的な見方では、眼は穏やかな炎を持ち、そこから放たれた放射と外部の日光が接触することで視覚が得られるのだとする。 エウクレイデス(ユークリッド)や プトレマイオスはこの眼の能動的な見方に基づいて、視線が直進と 反射屈折を行うとした幾何光学を作り出した [3]

こうした幾何光学を大きく発展させたのは、古代ギリシアの思想を受け継いだアラビアにおいてであった。 10世紀の イブン・アル=ハイサム(アルハゼン)は『光学』を著し、徹底的な実験的検証によって光と眼の役割を明らかにした。 例えば、光が直進することを明らかにするために、壁に注意深く計測したいくつもの穴を穿ち、反射してきた光や朝の赤い光などさまざまな光で検証を行った。 また眼の解剖によって視覚像は外部の対象から発せられる光線によるものとし、レンズの特性も詳細に研究することによって、エウクレイデスの幾何学を正しく反転させて、反射や 屈折の幾何学を明確にした。 また現在でいう カメラ・オブスクーラの原理を用いて、日食の像を小さな穴を介して投影してみせた [4]

こうしたアル=ハイサムの業績は、その後のヨーロッパでの光学の発展に大きな影響を与えた。 最も早期には13世紀ポーランドの ヴィテロが典拠に触れることなくアル=ハイサムの議論を紹介している。 同じころ ロジャー・ベーコンもその著作でこのアル=ハイサムの『光学』の成果を繰り返したが、それは能動的な眼の見方と受動的な見方が混在したものであった。 ヨーロッパで『光学』の完全な翻訳が出版されたのは16世紀になってからである [5]

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