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光学・フォトニクス

光学・フォトニクスシミュレーター

レンズ設計・回折・干渉・レーザー光学・光ファイバー・薄膜光学まで。幾何光学から波動光学、フォトニクスまで幅広く学べる光学シミュレーター集。

30本のシミュレーター
シミュレーター集
回折格子・干渉縞シミュレーター
Diffraction Grating
回折格子シミュレーターで光学実験を可視化。格子間隔や波長を自由に変更し、回折角や角度分散、白色光の虹色分散をリアルタイムで計算・アニメーション表示。干渉縞の原理
回折格子光の回折干渉スリット
回折・ヤング二重スリット干渉 シミュレーター
Diffraction
ヤングの二重スリット干渉や単スリット回折、回折格子のパターンをリアルタイムにシミュレーション。波長やスリット幅を自由に調整して干渉縞の変化を確認できる無料オンラ
回折干渉二重スリット回折格子
光ファイバー通信 シミュレーター
Fiber Optics
光ファイバー通信の設計・学習に役立つ無料オンラインシミュレーターです。減衰損失や伝搬遅延、帯域幅距離積から開口数(NA)まで、主要パラメータを簡単計算。シングル
光ファイバーNAVナンバー通信
フレネル回折・近距離回折パターン計算機
Fresnel Diffraction
フレネル回折・近距離回折パターン計算機「NovaSolver」で、スリットや円孔の精密な回折シミュレーションをリアルタイムに実行。フレネル数に基づく領域の自動判
フレネル回折フラウンホーファーホイヘンス原理回折
ホログラム干渉縞シミュレーター
Hologram Pattern
ホログラム干渉縞シミュレーターで、コヒーレント光の干渉パターンを可視化。レーザー光源の位置や波長を自由に調整し、ヤングの実験やゾーンプレートなど多彩な干渉縞をリ
ホログラム干渉回折格子光学
レーザー共振器 設計シミュレーター
Laser Design
NovaSolverの無料オンラインツールで、レーザー共振器の設計をシミュレーション。閾値電流やスロープ効率、Q値などの主要パラメータをリアルタイムに計算・可視
レーザー共振器閾値電流スロープ効率
レーザー光学設計・ガウシアンビーム計算ツール
Laser Optics
NovaSolverは、ガウシアンビームの伝播特性をリアルタイムで計算するレーザー光学設計ツールです。レイリー長や発散角、集光スポットサイズをインタラクティブに
ガウシアンビームレーザー光学焦点深度ビームウェスト
凸レンズ・凹レンズ 光線追跡シミュレーター
Lens Optics
凸レンズと凹レンズの光の進み方をリアルタイムでシミュレーション。焦点距離や物体の位置を自由に変更し、実像・虚像ができる過程を光線追跡で視覚的に学べる光学シミュレ
レンズ光線追跡焦点距離結像
薄肉レンズ光線追跡シミュレーター
Lens Ray Tracer
薄肉レンズの焦点距離や像の位置、倍率をシミュレーションで可視化。凸レンズ・凹レンズの光線追跡をリアルタイムに描画し、虚像と実像の判定や倍率計算が可能です。顕微鏡
レンズ光線追跡薄肉レンズ焦点距離
光ファイバー通信シミュレーター
Optical Fiber Comm
光ファイバー通信のNA(開口数)や減衰、分散特性をリアルタイムでシミュレーション。コアとクラッドの屈折率、伝送距離を自在に変更し、シングルモードとマルチモードの
光ファイバー伝送損失分散帯域幅
光ファイバーリンク設計シミュレーター
Optical Fiber Design
光ファイバーリンク設計シミュレーター「NovaSolver」は、損失バジェットや分散、OSNR、受信感度を無料でリアルタイム計算。伝送距離やコネクタ損失、パワー
光ファイバー損失バジェットOSNR光通信
光ファイバーリンク損失・帯域幅計算ツール
Optical Fiber
光ファイバーリンクの損失・受信電力・帯域幅をリアルタイム計算。SMF-28(1550nm)・OM3マルチモード(850nm)に対応。ファイバー長・スプライス・コ
光ファイバー伝送損失分散シングルモード
光学顕微鏡・分解能・焦点深度計算機
Optical Microscopy
光学顕微鏡の分解能と焦点深度を、NA・波長・浸液媒質・倍率からリアルタイム計算。レイリー分解能やアッベ限界を視覚的に理解し、エアリーディスクや電子顕微鏡との比較
光学顕微鏡分解能NA焦点深度
光共振器・レーザー設計ツール
Optical Resonator
Fabry-Perot光共振器の設計を支援する無料シミュレーションツールです。FSR(自由スペクトル範囲)、フィネス、Q値、光子寿命をリアルタイムで計算。エアリ
光共振器ファブリペローフィネスガウシアンビーム
光センサー・フォトディテクター シミュレーター
Optical Sensor
光センサー・フォトディテクターの応答度、雑音等価電力(NEP)、比検出率(D*)、SNRをリアルタイムで計算・可視化する無料オンラインツールです。設計パラメータ
フォトディテクターNEPD*SNR
薄肉レンズ計算機
Optics Lens
薄肉レンズ計算機「NovaSolver」は、焦点距離や物体距離から像距離・倍率をリアルタイムで計算。凸レンズ・凹レンズの光線図をインタラクティブに可視化し、光学
レンズ結像光線追跡凸レンズ
光検出器・センサー設計計算
Photodetector
光検出器・センサーの感度、SNR、NEP、比検出率をリアルタイムで計算するシミュレータです。フォトダイオード、APD、PMTの光電流や雑音特性を簡単に解析。波長
光検出器フォトダイオード量子効率NEP
光電効果・プランク定数 計算機
Photoelectric Effect
光電効果シミュレーターでプランク定数を導出。金属の種類や光の波長・強度を設定し、光電子の最大運動エネルギーや阻止電圧を計算。KE-振動数グラフやI-V特性を可視
光電効果プランク定数仕事関数量子
光子エネルギー・量子効率計算機
Photon Energy
波長から光子エネルギー・周波数・光子フラックス・照度・モル光子数・光化学反応速度をリアルタイム計算。UV/VIS/NIR/IR領域のスペクトルカラーグラデーショ
光子エネルギー量子効率波長LED
偏光・ジョーンズベクトル シミュレーター
Polarization Optics
偏光状態のジョーンズベクトルをシミュレーションできる無料オンラインツールです。線偏光・円偏光・楕円偏光を設定し、偏光子や位相板を組み合わせた光学システムの出力を
ジョーンズベクトル偏光ポアンカレ球光学
スネルの法則シミュレーター
Snells Law
スネルの法則シミュレーターで光の屈折と全反射を可視化。入射角と屈折率を自由に操作し、屈折角や臨界角をリアルタイムで計算できます。空気、水、ガラスなど媒質を切り替
スネルの法則屈折全反射光学
薄膜光学・反射防止コーティングシミュレーター
Thin Film Optics
薄膜光学シミュレーター「NovaSolver」で反射防止コーティングの設計を簡単に。膜厚と屈折率を自在に設定し、反射率スペクトルをリアルタイムで計算。高反射ミラ
薄膜光学反射防止AR coating転送行列法
ヤングの二重スリット干渉シミュレーター
Young Double Slit
波長λ・スリット間隔d・スクリーン距離Lをスライダーで操作し、干渉縞のリアルタイム更新とΔy=λL/d公式を体験。光の波長→RGB変換でスペクトルカラーも表示。
二重スリット干渉回折波長
単スリット回折シミュレーター
Single Slit Diffraction
単スリットによる光の回折パターンをリアルタイム計算・可視化。スリット幅・波長・スクリーン距離を変えて回折の強度分布を学べる。
単スリット回折フラウンホーファー回折波長光学
ランベルト・ベールの法則シミュレーター
Beer-Lambert Law Simulator
吸光度A=εcLを計算し、濃度・光路長・モル吸光係数の影響をリアルタイム可視化。分光光度計の原理と定量分析を学べる。
ランベルト・ベールの法則吸光度モル吸光係数UV-Vis
波と粒子の二重性シミュレーター
Wave-Particle Duality
光子・電子のド・ブロイ波長を計算し、二重スリット実験での確率波動関数をアニメーション表示。量子力学の波と粒子の二重性を可視化。
波と粒子の二重性ド・ブロイ波長二重スリット確率波
加法混色シミュレーター(光の三原色)
Additive Color Mixing
R・G・B光の三原色を混ぜた際の加法混色をリアルタイム表示。色覚の仕組み・ディスプレイの発色原理・色空間をインタラクティブに学べる。
加法混色RGB色覚三原色
レンズの倍率・結像シミュレーター
Lens Magnification Simulator
凸レンズ・凹レンズの焦点距離と物体距離から像の位置・倍率をリアルタイム計算。光線図をCanvas描画し、実像・虚像・正立・倒立を視覚化。
凸レンズ焦点距離倍率結像
プリズム屈折シミュレーター
Prism Refraction Simulator
スネルの法則でプリズムによる光の屈折・分散・全反射をCanvas可視化。入射角・材料・頂角を変えてRGB分散(虹色)と偏向角をリアルタイム計算。
スネルの法則プリズム全反射分散
光電効果シミュレーター
Photoelectric Effect Simulator
光の振動数・強度を変えて光電効果の限界振動数・最大運動エネルギー・停止電圧をシミュレート。アインシュタインの光量子仮説と仕事関数の関係を可視化する量子物理ツール
光電効果光量子仕事関数限界振動数

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光学・フォトニクスとは — 基礎から実務まで

🙋
レンズの「収差」って、いくら高いレンズでもゼロにはならないんですか?
🎓
原理的にゼロにはできません。ザイデル収差(球面収差・コマ・非点収差・像面湾曲・歪曲)は1枚の球面レンズから生じる5種の基本収差です。実用レンズはこれらが相殺するように複数のレンズを組み合わせて補正します。スマートフォンカメラは非球面レンズでコンパクトに高補正を実現しています。
🙋
光ファイバーのシングルモードとマルチモードって何が違うんですか?
🎓
コア径とV数(正規化周波数)で決まります。V = (πd/λ)√(n1²-n2²) < 2.405 でシングルモード。コア径はSM:8〜10μm、MM:50〜62.5μmです。SMは長距離通信向き、MMは短距離LAN向きです。

よくある質問(FAQ)

Q: 薄膜干渉コーティングの原理は何ですか?

A: 光が薄膜の表面と裏面で反射する2つの波の干渉を利用します。膜厚がλ/4(光学的厚さ)のとき反射波が逆位相で相殺(無反射コーティング)になります。カメラレンズの青みがかったコーティング(MgF2等)はこの原理で反射率を0.1%以下に抑えています。

Q: 回折格子の分解能はどう計算しますか?

A: 分解能R = λ/Δλ = mN で計算します。mは回折次数、Nは格子の有効本数です。例えばN=10000本のグレーティングで1次回折ではR=10000、つまり500nm付近で0.05nmの波長差を分離できます。

Q: ガウスビームのビームウエストとは何ですか?

A: レーザービームの最小径の位置をビームウエストといい、w0で表します。レイリー長 zR = πw0²/λ 先で√2倍に拡大します。集光レンズでどこまで絞れるか(回折限界)の計算に使います。

Q: 光電効果でプランク定数はどう測定しますか?

A: 光電効果では hf = φ + eVs の関係があります(h:プランク定数、f:光の周波数、φ:仕事関数、Vs:停止電圧)。異なる周波数の光で停止電圧を測定し、Vs-fグラフの傾きh/eからプランク定数が求まります。