平凡社 世界大百科事典

ストークスの法則

G.G.ストークスによって見いだされたもので,次の二つがよく知られている。

(1)粘性流体中をゆっくりと進行する球に働く抵抗に関する法則。球の半径をa,速度をU,流体の粘性率をμとするとき,抵抗がD0=6πμaUに等しいというもの。ただし流体の密度をρとするとき,レーノルズ数Re=2aU/(μ/ρ)が1に比べて小さいという条件を必要とする。1850年にストークスがこの近似のもとに成り立つストークスの方程式を用いて導出したものである。C.W.オセーンによる補正項を入れれば抵抗はD0(1+3/16Re)となる。なお,他の物体や壁からの距離に比べてaが小さいことも必要である。

橋本 英典(2)光ルミネセンスの蛍光スペクトルは励起光より長波長であるという法則。光子のエネルギーがその波長の逆数に比例することに基づく現象で,ストークスシフトStokes shiftと呼ばれる。ストークスが実験によって確かめたものであるが例外もある。励起光より低いエネルギー(すなわち長波長)の蛍光をストークスシフトしたスペクトルと呼ぶが,この場合には,蛍光体は発光のために余分なエネルギーを要しない。これに対し蛍光体がエネルギーを供給するならば励起光より短い波長の蛍光を発することができる。多くの場合,蛍光体のもつ熱エネルギーの一部,すなわち格子振動のエネルギーが励起光のエネルギーに加えられ発光する。この現象は光ルミネセンスに限らず,例えば,ラマン散乱においても,励起光より長波長の散乱光スペクトルをストークス線,短波長のスペクトルを反ストークス線と呼ぶ。反ストークス線はストークス線に比べて強度の弱いのがふつうである。
三須 明