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電波の電界と磁界に関するつぶやき
− ７ 偏波と偏光 −
− ６ アンテナが発する磁界 − − ８ 参考図 −
− ２ 電波は移動する磁界 −
− １ 王様は裸 −
2022/12/01
＜ １ 直線偏波 ＞
図１に、「電波の受信」において示したダイポールアンテナが、
画面の左から入力された直線偏波の磁界（電波）を受信して 電流を出力する様子を示したもので、
画面を表から裏へと貫く方向の磁界を橙色、画面を裏から表へと貫く方向の磁界を青色で示す。
ちなみに、この画面の左から右に移動する磁界は、
電波という表現で 大地に対する電界の振動方向を基準にすれば 垂直方向の直線偏波の電波である。
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図２は、上記図１の移動する磁界の 強度と極性（画面を貫く方向）を 矢印によって示したものである。
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上記の直線偏波された移動する磁界（電波）を効率よく電流に変換する（受信する）ために、
図３のような八木アンテナ（八木・宇田アンテナ）も使用されている。
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この八木アンテナは、ダイポールアンテナとなる輻射器の前方に導波器、後方に反射器を備え、
導波器では各導体のコイル成分とそれぞれの導体間のコンデンサ成分によって共振回路を形成することで、
特定の周波数の移動する磁界（電波）を通過しやすくする一方で、
半波長より長い反射器によって磁界を反射して、輻射器側に戻すことで磁界の通過を抑制している。
なお、ダイポールアンテナや八木アンテナで磁界を受信するときは、図２と図３に示すように、
アンテナによって磁気エネルギが電気エネルギに変換されて減衰するが、
図４のように、アンテナを回転させて磁界の極性方向とアンテナの延伸方向を同じ方向にすれば、
移動する磁界（電波）はアンテナ部に取り入れられることなく、アンテナ部を通過する。
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ところで、前述のように、電波には、電界がなく、振動を有する波でもないとなれば、
直線偏波の偏波方向は 従来の大地に対する電界の方向で規定するより、
大地に対する磁界の極性方向で表現する方が現実的になる。
＜ ２ 円偏波（左旋円偏波、右旋円偏波） ＞
図５は、「アンテナが発する磁界」において示した クロスダイポールアンテナが、
直交する２対のダイポールアンテナが形成する面に対して 垂直方向に発する磁界を示したものであり、
上段が左旋回の円偏波、下段が右旋回の円偏波で移動する磁界（電波）の様子である。
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ちなみに、クロスダイポールアンテナを ターン・スタイル・アンテナとして使用するときの
２対のダイポールアンテナが形成する面方向に放射される磁界は、
それぞれのダイポールアンテナの特性に準ずるもので、直線偏波になる。
＜ ３ 偏光 ＞
電波と同じ移動する磁界である光において、上記アンテナと同様な効果を有するものに
等価的な線状導体を格子状に並べた偏光フィルタがある。
図６は、画面の左方より入力された いろいろな方向の偏光を含む自然光が、
偏光フィルタによって 通過あるいは抑制されながら右側に移動する様子を示したものである。
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なお、自然光の他に、前述の「電波は移動する磁界」に示したシンクロトロン光や
円錐ホーンアンテナが発するリング状の磁界、それに、上記左旋・右旋に円偏波された磁界も、
いろいろな方向に偏光あるいは偏波された磁界を含んでいる。
図７は、接線方向に数多の極性を有する磁界成分が存在するリング状磁界を左から入力して、
偏光フィルタの右側には、垂直方向（上下）に極性を有する磁界が 通過して、
それ以外の方向（水平方向（左右）を含む）に極性を有する磁界が 抑制される様子を示す。
当図の中ほどに示す 鉛直方向と水平方向に極性を有する磁界成分は、
リング状磁界の 接線方向に数多に存在する磁界成分の代表として 参考用に示したものである。
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上記において、入力するリング状磁界の直径が充分に大きなものであれば、
リング状磁界の任意の位置に 偏光フィルタを配置して、磁界の方向を特定することができ、
前述の「王様は裸」に記載したベクトルビームを観測することができる。
また、すべての方向の偏光を含む光を自然光と称するのであれば、
上記リング状の磁界による光を自然光と称することに問題はなく、
光子が「電波は移動する磁界」に前述したようなものならば、
当リング状の磁界による光の方が、自然光の大勢かも知れない。
蛇足ながら、英語では偏波と偏光は同じ polarization で、奇しくも両者は同じものである。
＜ ４ その他の偏波 ＞
上記のように、垂直・水平の直線偏波や、左旋回・右旋回の円偏波の呼称はあるが、
シンクロトロンが発するリング状の磁界や、図８の円錐ホーンアンテナが発するリング状の磁界、
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および、図９の上記リング状の磁界を再偏波したコイル状の磁界の偏波形態に対する適当な呼称はない。
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さて、どうしたものか。
＜ 「アンテナが発する磁界」・「参考図」 ＞