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反射

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1: 2019/07/09(火) 02:04:45.74 ID:CAP_USER
2000年以上にわたって科学者を悩ませた「レンズの収差問題」がついに解決される
https://gigazine.net/news/20190708-aberration-problem-solved/
2019/7/8
GIGAZINE


「古代ギリシャの科学者であるアルキメデスが凹面鏡で太陽光を集めて敵艦を焼き払った」という伝説がある通り、光学の歴史の始まりは2000年以上前に遡ります。そんな光学の歴史上で人類が2000年以上も解決できなかった「レンズの収差の解消」という難問をメキシコの大学院生が数学的に解決したと報じられています。

■■略

反射鏡やレンズに入射した光は、屈折または反射することで光軸上の1点に収束すると理論付けられています。しかし、現実にあるほとんどのレンズは加工の問題で表面が球面の一部となっているため、実際にはすべての光線を1点に集光することはできません。そのため、解像力を上げようとレンズの口径を大きくすると、像がぼやけてしまうことがあります。この光線のズレが起きる現象を「球面収差」と呼びます。

https://i.gzn.jp/img/2019/07/08/aberration-problem-solved/01.jpg

レンズの球面収差については、2000年以上前のギリシャの数学者であるディオクレスが言及していました。また、17世紀の数学者クリスティアーン・ホイヘンスは1690年に著書「光についての論考」の中で、アイザック・ニュートンやゴットフリート・ライプニッツが望遠鏡のレンズの球面収差を解決しようとしたができなかったと述べています。

実際にニュートンが考案したニュートン式反射望遠鏡では、色のにじみ(色収差)は発生しないものの、反射鏡を使っているために当時では球面収差をどうしても完全に補正できませんでした。

https://i.gzn.jp/img/2019/07/08/aberration-problem-solved/02.jpg
by Internet Archive Book Images

1949年には、「完全に球面収差を解消したレンズを解析的に設計するにはどうしたらよいのか?」という問題が数学の世界で定式化され、「Wasserman-Wolf問題」として取り扱われてきました。

メキシコ国立自治大学で博士課程の学生であるラファエル・ゴンザレス氏は、以前からレンズと収差の問題について数学的に取り組んでいた一人。ゴンザレス氏によると、ある日の朝食で一切れのパンにヌテラを塗っていた時に、突然アイデアがひらめいたとのこと。「わかった!」と叫んだゴンザレス氏は湧いたアイデアをそのままコンピューターに打ち込んでシミュレーションを行ったところ、球面収差を解消できていたそうです。「あまりのうれしさに、いろんなところに飛び乗りました」とゴンザレス氏は語りました。以下の非常に複雑な数式が、レンズの表面を解析的に設計できる公式だそうです。

https://i.gzn.jp/img/2019/07/08/aberration-problem-solved/03_m.jpg

その後、ゴンザレス氏は同じく博士課程の学生で研究仲間であるヘクトル・チャパッロ氏と一緒に500本の光線でシミュレーションを行い、有効性を計算したところ、すべての結果で得られた平均満足度は99.9999999999%だったとのこと。以下は、ゴンザレス氏(画像右)が解析的に導き出した球面収差が解消されたレンズの図(画像左)です。

https://i.gzn.jp/img/2019/07/08/aberration-problem-solved/04_m.jpg

続きはソースで

ダウンロード

引用元: 【光学 】2000年以上にわたって科学者を悩ませた「レンズの収差問題」がついに解決される[07/09]

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1: 2019/04/18(木) 03:41:47.36 ID:CAP_USER
こちらの画像は、NASAの土星探査機「カッシーニ」が近赤外線で撮影した土星の衛星「タイタン」の姿。左上で太陽光を反射しているのは、タイタン最大の湖「クラーケン海(Kraken Mare)」の湖面です。

1997年10月に打ち上げられたカッシーニは2004年6月から2017年9月までの13年間に渡り、土星とその衛星を観測し続けました。その最後の年の4月に実施されたタイタンのフライバイ時における観測データから、タイタンに点在する湖のこれまで知られていなかった特徴が幾つか明らかになりました。

Nature Astronomyに掲載された論文によると、北半球にある湖の幾つかは水深100mを超えており、西側に見られる小さな湖はタイタンの海抜よりもずっと高い丘や台地の上に存在しています。その成分のほとんどが、炭化水素の「メタン」で占められていました。

いっぽう、南半球にある「オンタリオ湖(Ontario Lacus)」(地球のオンタリオ湖にちなんだ名称です)ではメタンと「エタン」の割合がほぼ半分ずつであることがすでに判明しており、地域によって湖の成分に違いがあることがわかりました。研究に携わったコーネル大学のJonathan Lunine氏は「北米とアジアの地質学的環境がまったく異なるようなもの」と表現しています。

同じくNature Astronomyに掲載された別の論文では、一部の湖における湖面の激しい変化が明らかにされています。

続きはソースで

https://sorae.info/wp-content/uploads/2019/04/PIA18432_hires.jpg
https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7378

https://sorae.info/030201/2019_4_18_cassini.html
ダウンロード


引用元: 【宇宙】衛星タイタンにある湖の知られざる特徴が明らかに[04/17]

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1: 2019/03/09(土) 13:09:40.50 ID:CAP_USER
【3月8日 AFP】
太陽系が位置する天の川銀河(銀河系、Milky Way)の質量を、これまでになく正確に推定したとする天文学者チームの研究結果が7日、発表された。計算には暗黒物質(ダークマター)の重量を含む最新のデータ群を使用したという。

 研究は、欧州宇宙機関(ESA)の宇宙望遠鏡「ガイア(Gaia)」と米航空宇宙局(NASA)が共同で行い、銀河系の質量を太陽の約1.5兆倍と算出した。過去の研究では、太陽質量の5000億倍~3兆倍という推定結果が得られていた。

 結果の不確かさは、主にダークマターの測定に用いられる手法が異なることから起きていた。電磁波を吸収したり反射したりしないダークマターは、宇宙の質量の90%近くを構成すると考えられている。

 ドイツを拠点とする欧州南天天文台(ESO)のローラ・ワトキンス(Laura Watkins)氏は、「ダークマターを直接的に検出することがどうしてもできない」ことを指摘しながら、「このことが、銀河系の質量における現在の不確実さをもたらしている。

続きはソースで

(c)AFP

https://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/a/4/810x540/img_a45196eec68159c666e681cd8720740d48560.jpg

https://www.afpbb.com/articles/-/3214779
ダウンロード (3)


引用元: 【天文学】暗黒物質(ダークマター)の重量を含む銀河系の質量、高精度で算出 天文学者チーム[03/08]

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1: 2019/01/25(金) 16:49:39.35 ID:CAP_USER
道路のカーブミラーや車のサイドミラーのように、壁の向こうや曲がり角の先など見ることができない場所にあるものを見えるようにする技術は古来から開発されています。しかし、潜水艦の潜望鏡のように高感度のセンサーとハイテク機器を駆使したアイテムは複雑な上にコストが高過ぎるため、実生活への応用は難しいものがあります。そんな中、ボストン大学の研究者が、「壁に映る影」を解析することで、見えない位置にあるモニターに映った画像を普通のデジタルカメラを使って撮影することに成功したと報告しています

Computational periscopy with an ordinary digital camera | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0868-6

Scientists Used an Ordinary Digital Camera to Peer Around a Corner | Smart News | Smithsonian
https://www.smithsonianmag.com/smart-news/scientists-used-camera-corner-180971331/

ボストン大学の研究者は、以下の図のように、白い壁の前にデジタルカメラを設置し、同じく白い壁に面するようにLCDスクリーンを配置しました。さらに、カメラと画像の間には壁を挟み、万が一にも画像がカメラに映り込まないようになっています。
https://i.gzn.jp/img/2019/01/25/scientists-used-camera-corner/a01.jpg

壁が白く見えるのは、壁が反射された光をあらゆる角度で散乱し、すべての光の色が混合しているためです。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2019/01/25/scientists-used-camera-corner/a02.jpg

https://i.gzn.jp/img/2019/01/25/scientists-used-camera-corner/a03.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20190125-scientists-used-camera-corner/
images (1)


引用元: 「壁に映った影」を使って壁の向こうにある映像を撮影することに成功[01/25]

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1: 2019/01/22(火) 14:18:53.52 ID:CAP_USER
産業技術総合研究所の研究グループは、浜松医科大学、名古屋工業大学、東京農業大学と共同でシオカラトンボが分泌する紫外線反射ワックスの主成分を同定。ワックスを化学合成し紫外線反射能と撥水性を実現した。

 地球上のさまざまな動物や植物は体表で紫外線を反射する。これは視覚によるコミュニケーションや紫外線からの防御に重要とされる。しかし、紫外線反射物質の化学組成や紫外線反射構造の産生に関わる遺伝子に関しては不明点が多かった。研究グループは今回、シオカラトンボの成熟オスが分泌する紫外線反射ワックスの研究に取り組んだ。

 その結果、主成分は3種類の極長鎖メチルケトンと4種類の極長鎖アルデヒドと判明。このような主成分のワックスは他の生物には見られず、シオカラトンボに特殊な組成であった。

続きはソースで

論文情報:【eLife】Molecular basis of wax-based color change and UV reflection in dragonflies
https://elifesciences.org/articles/43045

https://pbs.twimg.com/media/Dxa4DDjU0AAmmia.jpg
https://univ-journal.jp/24469/
ダウンロード (4)


引用元: 【生物】トンボが分泌する紫外線反射ワックスの主成分を解明[01/21]

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1: 2018/12/25(火) 17:05:23.75 ID:CAP_USER
 米宇宙開発企業SpaceXのイーロン・マスクCEOは12月24日(現地時間)、テキサスの砂漠で建造中の宇宙船「Starship」の画像をツイートした。近くにあるトラックで、その巨大さが分かる。
http://image.itmedia.co.jp/news/articles/1812/25/yu_starship2.jpg

 Starshipは、昨年10月に「BFR(Big Fucking Rocket)」というコードネームで紹介された、火星移住計画のための新型ロケット。マスク氏はStarshipによる都市間移動サービスも構想しており、例えば東京・ロサンゼルス間を32分で移動できるとしている。

続きはソースで

http://image.itmedia.co.jp/news/articles/1812/25/yu_starship1.jpg

ITmedia NEWS
http://www.itmedia.co.jp/news/articles/1812/25/news062.html
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引用元: 【宇宙開発】イーロン・マスクCEO、建造中の宇宙船「Starship」先端画像をツイートしてしまう[12/25]

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