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電磁波と光(2009.07.07)


●電磁波は、電場と磁場の変化により伝わる波です。
●光やX線やγ線なども電磁波です。

波長

 

1km
100m
10m
1m
10cm
1cm
1mm
10-4m
10-5m
10-6m
10-7m
10-8m
10-9m
10-10m

 

名称
長波
中波
短波
超短波
極超短波
センチ波
ミリ波
赤外線
可視光線
紫外線
X線
γ線
用途
AMラジオ
無線
テレビ
FMラジオ
マイクロ波
携帯電話
電子レンジ
テレビ
 
 
 
医療
医療
非破壊検査

注)可視光線の波長範囲は、下限は3.6〜4×10-7m程度,上限は7.60〜8.3×10-7m程度です。

図1 いろいろな電磁波


解説:
 電磁波は、「電場が変化するとそのまわりの空間に磁場が生じる」「磁場が変化するとそのまわりの空間に電場が生じる」という電場と磁場の持つ性質により、振動する電場の変化により磁場が作られ、この磁場の変化によりまた新たに電場が作られる、という現象を繰り返してまわりの空間に伝わっていく波のことです。この波は光の速さで伝わる波であり、主な電磁波としては、光、X線(レントゲン線)、ガンマ線(γ線)などがあります。

 ヘルツ(1888年)が初めて電気火花により電磁波を発生する実験に成功し、マルコーニ(1895年)がこれを無線通信に応用しました。

 マクスウェルは電磁波の存在を理論的に示し(1864年、マクスウェルの電磁理論)、後に光もまた電磁波であるという光の電磁波説も示しました(1871年)。

 上記の様に、光は電磁波の一種であり、波長が約1mm〜10-9mの範囲にある電磁波を光と呼んでいます。光は赤外線、可視光線、紫外線に分けられ、[(長い)赤外線>可視光線>紫外線>X線>ガンマ線(短い)]の順に波長が短くなっています。

 17世紀には、光は微粒子の流れであるとする説(ニュートン)と、波動とみなす説(ホイヘンス)が対立しましたが、アインシュタインの光量子仮説(1905年)以後、量子力学によって光の持つ波と粒子の両方の性質が統一的に理解されるようになりました。
江音留義(えね るぎ)博士の脱線話:
 テレビを見ていると、よく「公共の電波を使って...」というセリフが出てくるのう。複数の会社が同じ波長(同じ周波数)の電波を発信すると、こんがらがって正常に受信できなくなるので、国から「この波長(周波数)の電波はあなただけが使っていいですよ」と許可をもらって独占的に使用させてもらっているので「公共の電波」という言い方をされておるのじゃよ。

 正に「限られた資源」というわけじゃのう。ラジオ、テレビ、携帯電話、パソコンの無線LANなど、どんどん電波を利用するものが増えているので、これからも電波を大事に管理して使っていきたいものじゃのう。

注:
 波の速さ(V)と振動数(=周波数)(f)、波長(λ)の間には下記の関係があります。

  V=fλ

 電磁波の速さは一定(=光の速さ)なので、同じ振動数(=周波数)(f)であれば波長(λ)も同じになります。

関連ページ:
放射線とは
波について
関連サイト:
(独)放射線医学総合研究所放射線Q&A
日本原燃株式会社放射線について
原子力・放射線安全確保ホームページ
(社)日本アイソトープ協会
(財)電気安全環境研究所電磁界と健康
J-POWER/電源開発株式会社知って安心電磁界
初歩のサイエンス振動と波動

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