(2020/5/19)追記。今少し反省と後悔を感じている。この記事は、初めてレンズの特性を考えて、教科書の解釈を図にして見た。しかしその像は余りにも歪んでいた。その驚きで、書いたものである。科学理論の根幹で、『電荷』概念の怪しさから始まって、多くの疑問で理論を信じられなくなった。教科書の解釈を信じられなくなった。その思いがレンズにまで誤りがあるかとの怒りにも似た気持ちでつい行き過ぎて、「一筋の光路」などの誤りを犯したことを大いに反省し、申し訳ないと思っている。2016年頃に漸くレンズの意味は理解できたかと思う。電気工学から電気回路の電線路空間を『エネルギー』が伝送する現象が、その自然の深い意味であったとやっと理解できた。『電子』概念は間違いであると。一言この記事を書いたころの思いも併せて、追記させて頂いた。

光学レンズは天体観測や顕微鏡など古くからの貴重な道具である。その光学的解釈も万全と思っていた。しかし、ふと思った。レンズの解釈が間違いではないかと。観測する対象からの光をレンズを通して、屈折現象からの光の光路の変化を利用する器具である。

上に示した凸レンズには焦点Fがある。簡単に作図で焦点を基に、『実像』と言はれる結像の位置を描いてみた。教科書の説明では、平行光線がレンズで屈折して、必ず焦点を通る。この説明は正しい(2016/11/21 追記。この説明が間違いだったのだ。焦点などに光が集まる解釈こそ間違った説明であったのだ)。

(2020/5/19)追記。この記事は上に示した図で、観察対象からの光路（平行光線とレンズの中心を通る二つの）による写像の解釈が間違っていると指摘した点で意味が有る。しかしその他の記述部分については今になると曖昧であったと反省する。問題は、もう一つの光路であるレンズの中心を通る軌跡が使われる。その中心の光路と焦点を通る光路との二つの軌跡の交点で、『実像』の位置を規定する。この『実像』そのものの実在的意味が何もないと断言したい。上の絵図で、赤Rと緑Gおよび青Bの各対象がどこに所謂『実像』を結ぶかを調べてみた。それは、ｒｇおよびｂに結ぶ事になる。その位置関係は元の対象から見れば、相当に乱れている。こんな実像は求める物とは違うであろう。

(2020/5/19)追記。以下の内容では、「一筋の光路」など誤りも多く、削除とする。何がこの奇妙な結果を導いたのだろうか。また物議の基になりそうだが、『実像』概念は不要である。レンズを通して物を観測してみる。レンズと目の位置で像が観測できる範囲がどのようであるかを調べてみれば分かる事である。焦点距離と目の位置との関係は殆ど無関係と思う。『実像』など有る訳ではない。目に入る対象からの光は一筋の光が観測できればそれで十分であろう。

(2017/12/04)追記。以下の記事(レンズの光路と屈折のカッコ内)はまだ十分レンズの焦点について考えが纏まっていなかった状態で、平行光線の焦点と写像の意味の焦点距離とを理解し切れずに書いたものであり、「像なし」も無意味な説明である。実際は虫眼鏡を通して観測した文字などの場合に、眼で観測して「像なし」の位置は衝立に写像される焦点距離に当たると勘違いした思い込みであった。レンズを通して見えなくなる位置がいわゆる焦点距離(図の焦点ではない)・写像距離に当たるので、その位置と勘違いした事により、そこに眼を置けば、何も観測出来なくなる事を示したものである。しかし削除せずに、早合点で書いた過程も残しておきたい。

早合点の説明として残しておく。(レンズの光路と屈折　レンズについては今回初めて考えて見た。一例に二つの球面からなるレンズを取り上げ、その光の光路と像について考えてみた。早合点の間違った図である。教科書の焦点の説明を図に示したものである。平行光線が図の様な焦点になど集光しない。レンズと空気との境界での光の屈折率で、光路が決まる。レンズの球面の中心がO1とO2 である。光の方向、光路１と光路２の二通り示した。球面S1とS2の境界で屈折するから、それぞれの光の光路の収束点が焦点になると見做した。光路１の場合の、焦点はF2と見做した。そこには、光路の先に『実像』などどこにもない。ただ光が一筋の道を進むだけである。観測する光は平行光線だけではないから、角度により、観測眼に入射する光の筋道、光路は様々な通り道からの光になる。レンズの焦点とその前後で、観測する像の状況は正立像から反転像まで変化する。丁度観測眼と観測対象の位置が焦点の前か、後ろで変化し、像も茫洋としたものから鮮明な状況までさまざまに変化する。観測眼あるいは観測対象物が焦点に在ると、すべての光路の光が混在して、物の形を示す光模様からずれた状態になる為、対象物の像は無い状況になる。)

観測対象物からの各部の光はただ一筋の光だけが観測眼に入射する。道草問答(6)－球面鏡の像ーにその関係の問題を示した。この屈折の問題を少し掘り下げてみた。天眼鏡の屈折司令官

朝日新聞には、土曜日に発行されるbe版がある。今朝(2013/03/09)のbe版に、e6ページの教育関係の科学記事が載っている。１：今さら聞けない＋で、光速になると時間が止まる不思議の見出し記事。２：Do科学　落ちてくる隕石はなぜ光る？(高１年生からの質問)　の解答見出しに　摩擦より、空気の圧縮で光るの　とある。

１：『光速になると時間が止まる』と言う文言は古くからの『特殊相対性理論』の解説に必ず出て来る常套句である。こんな理解できない解説が罷り通る所に、科学論の欺瞞性がある。『光速度』と言う意味をよく考えている解説かといつも悩まされる。私がアインシュタインの相対性理論の不可思議さで、混乱し悩まされた原点の一つがこの言葉の意味であった。光が光速度で進むと言う空間の意味と定義、更に光の放射現象の放射瞬時以降の伝播経路(どのような経路に向かって伝播するかと言う道の方向)をどのように理解した結果であるか、その深みの信憑性を疑わざるを得ない。新聞の記事の宇宙船が速度、毎秒18万㎞で空間を飛行している(この宇宙船の速度がどんな空間を定義して決めた速度かが明確であるか？と言う疑問はアインシュタインが言うところの光の速度の定義空間が明確かと言う疑問と同じものである。）と言う設定である。船内で、船側から宇宙船の進行方向に直角に光を放射したら、舟の横幅30万㎞ありながら、1秒後に光は舟の反対側に到達しない。と言う論である。それは、船外に居る人から見ると、光の速度30万キロメートルであるのに、光の速度が遅いように観測される。しかし、船内に居る人にとっては、1秒後には光速度通りに反対側の壁に届いていると見える。と言う解説だ。この論説には大きな誤りがある。それは光が放射された瞬間に、放射光の一粒と舟の光源との位置関係は全く無関係になるのである。舟がどんな速度であろうが、放射光の一粒ごとに独立して光の速度で定義される空間を独立に『光速度』で伝播するのである。舟の動向や舟の内外の観測者の関係に無関係に『光速度』一定で、光で定義される空間を伝播するのである。光の速度一定と言う意味は、どんな観測者から見ても光との間には『相対速度』としての観測結果が得られるのである。『光速度一定』は観測者にとって、光は殆ど『相対速度』として観測されるのである。光の速度と観測者の速度の空間的方向ベクトルとの関係から、観測光の波長は基本的に変動すると考えるべきである。光の相対速度に関して、光の速度と空間特性や相対速度とは？に考え方を述べた。

空間の定義　光の速度や観測者の速度と言う『速度』を定義する空間を論議の前提として明確にしておかなければならない。その空間が論者間で共通でなければ論議は迷走するだけである。光の速度は、空間の物理的特性で、透磁率と誘電率に基づくと解釈する。光速度は　c=√(1/(με)) [m/s]と空間定数が規定すると解釈する。その空間は、アインシュタインが否定した『絶対空間』と言える光が決める長さと時間の比率の空間をその空間と定義する。天体も太陽も全てが同一の絶対空間を基準にして『速度』を定義する。逆に速度は光が決める空間でのみ、定義される。その点を述べた記事がある。太陽の寸法測定と光空間　更に空間の誘電率と透磁率がどんな『次元解析』に重要であるかを御理解いただきたい。エネルギー[J(ジュール)]とJHFM単位系　更に蛇足かも知れないが、『光規定空間』と光の関係を述べた。空を見上げて。

２：隕石が光る訳が摩擦でなく、空気の圧縮と言う科学解説記事を本当に誰もが信じるのだろうか。とても恐ろしい教育問題に思える。隕石突入の衝撃波に摩擦熱としての解釈を採り上げた。

古代人の松明や燈明に比べ、電灯照明は人の生活領域に時間・空間で革新をもたらした。しかし、白熱電球が懐かしくなる程技術の生活環境変化が激しい。

照明には独特の計測用の単位が定められている。その単位の意味が捉えにくいものであっても、その光の放射特性に関する法則や解釈法は、電波伝播特性の解釈に極めて重要な考え方が含まれている。マックスウエルの電磁方程式が光の伝播特性を説き明かした式である事から、照明の配光曲線と電磁波特性はほとんど同じ意味で取り扱えるのである。ただ違いは、照明が人の視感度のフィルターを通した波長成分に対してであるのに、電波はすべての波長成分に対して成り立つ点であろう。照明の量的表示単位が特殊である原因は、人の目の感度が光の波長によって大きく異なる事に因る為である。いわゆる｢可視光線｣と言う見える波長に限界がある為である。380㎜μ(ﾐﾘﾐｸﾛﾝ)から760㎜μの範囲しか見えない事になっている。その人の視感度を比視感度曲線で解釈する。上の単位の関係を『比視感度曲線』との関係で図解しておく。3つのグラフで示した。σ(λ)で表現したのが『比視感度曲線』である。人は紫外線も赤外線も眼には見えない。しかし電灯などの光源の放射光の波長は様々な成分の分布光線から成り立っている。その放射光束は単位ワットW(=J/s)で解釈する。Φ(λ)[W]で仮想的に図のようなものと仮定してみた。人が明かりとして認識出来るのはその光の内の或る一部しか感じないのである。その人の感じる光の量の大きさを図にしてみれば、σ(λ)･Φ(λ)の積のような大きさと考えられる。その各波長成分を積分すると、光束Fとして解釈できようと言うものである。しかしこれらの単位やその解釈もいろいろ問題があり、上の図のように簡単な捉え方で正しいとは思えない。一応教科書的説明を示しただけである。
配光曲線とは？一つの例として、笠付き白熱電球の場合の光の放射分布の強さを表現してみた。蛍光灯の平板天井灯などでは完全拡散光源と看做せて、配光曲線は球状分布で解釈できる。その光の強さを表す用語を光度と言い、その単位はカンデラでI [cd]で表す。光度は光源からある方向に放射される立体角当たりの光束量の意味である。立体角については球と立体角をご参照ください。ある角度θの光度をI_θとして、それを全空間立体角４πステラジアンで積分すれば、光源の総放射光束Fルーメンとなる。しかし、この総光束量は光の最小仕事当量Mによりエネルギーのジュールに換算可能のように定義されているが、それは厳密な意味を持たないと言わなければならない。ジュールとルーメンの間には光の波長と人の感覚との関係ゆえに、光束ルーメンをエネルギーのジュールで換算する事は出来ないのである。そこに照明計測量の評価の問題が存在する。指向特性　配光曲線の形状で、その光の放射強度の指向性が照明範囲や雰囲気に関わってくる点で重要である。その例で、三角関数の余弦のべき乗 (cos θ)^n^ の数例を示す。反射面で、平行光線を放射する探照灯(昔戦時中の夜空を何本もの探照灯が敵航空機を捉えるために交錯していた場面が目に浮かぶ)などは I_0 一本の軸線がそのまま特性となる。それはパラボラアンテナ(放物面鏡)の電波反射特性と同じものである。この配光曲線の光度I_θの値はその方向に拡散進行する光の道筋をも示す。その道筋を『光路』と言う事にする。如何にも光の直進性も兼ねた言葉として有効と思う。パラボラアンテナと正反射に光路の例がある。

古い電球が見つかった。白熱電球と言う。白いと言うより赤褐色の光である。温かみを感じる。この電球のフィラメントは二重コイルになっている。もうこの白熱電球は製造中止の憂き目に在る。エジソンが1879年炭素電球を発明してから、130年以上経った。電気の技術史の本を見たら、白熱電球の『エジソン効果』の発見から真空二極管が生まれ、電信通信が生まれたらしい。そんな技術にとても深い愛着を感じる。長い人類の生活に電灯と言う光明をもたらした偉人エジソンに感謝したい。このような誰もがその技術に親しみを抱き、見て分かる生活の技術であった。今は情報機器の中味を理解できない不安の時代に生きている。幸福と技術の哲学的問題が今の時代の象徴になっているように思う。

(2014/09/27)追記。白熱電球は光の放射現象に関連付けたくて取り上げた物でもある。前後の記事に、球と立体角及び照明と配光曲線がある。この白熱電球は二重コイルになっている。オームの法則の応用技術の代表に挙げても良かろう。『オームの法則』－物理学解剖論ーでこの白熱電球を例に取上げた。その中でも二重コイルの意味を考えている。科学理論の基本で量子力学論が支配的になり、光放射現象を原子の外殻電子の周回運動論から解釈する様な論調になったしまった。そのような量子論では、二重コイルの技術的工夫はどのような意義で捉えるのかと異議を差し挟みたくなる。白熱電球の発光現象の論理的解釈の有り様を問うのである。二重コイルの意味はエネルギーをコイル内に有効に高密度で貯蔵できるかで、高エネルギー密度の程度が高ければ高温度になり発光量も白熱光に高輝度化出来るからである。フィラメントのタングステンWがその高温度に対する耐熱性を備えているから、有効なフィラメント材料となっているのである。要するにフィラメントのコイル内にエネルギーを高密度で貯蔵できるかどうかの技術的工夫が二重コイルになったのである。全く量子論など何の意味も無いのである。