| English | 意味 |
|---|---|
| electromagnetic wave/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk weɪv/ | 電磁波 |
ラジオ、熱、光、X線 — いずれも同じ種類の波
- ラジオ、電子レンジ、太陽光、医療用X線は、一見すると全く異なるもののように思える。
- しかしこれらはすべて同じものであり、電磁波である。長さが異なるだけで、本質是一样的。
- 電磁波とは、電気場と磁気場の自己維持的な揺らぎである。
- 波長順に並べると、電磁スペクトルを形成する。
電磁波とは何か
- 電磁波とは、互いに直交して振動する電気場と磁気場の波である。
- 媒質を必要とせず、真空中でも伝播する（太陽光が私たちに届く理由）。
- 全ての電磁波は、真空中で光速 $c$ で移動する（$\approx 3\times10^8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$）。
- これらは横波であるため、光が偏光できる。
真空中で、ラジオ波とX線は以下の速さで進む：
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すべての電磁波は真空中で光の速さ $c$ で伝播する。
電磁波は媒質なしでも真空を伝搬できる。
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電磁波には媒質が不要である。このため、太陽光は宇宙空間を越えて地球に到達する。
電磁波は____波であり、そのため光は偏光することができる。
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電磁波は横波（進行方向と直交する場）であるため、偏光が可能である。
スペクトル
- 周波数が増加（波長が減少）する順に：ラジオ、マイクロ波、赤外線、可視光、紫外線、X線、ガンマ線。
- 可視光は、私たちの目がたまたま検出できる細い帯域である。赤（長い $\lambda$）から紫（短い $\lambda$）まで。
- 高周波数の波（紫外線、X線、ガンマ線）は、光子あたりより高いエネルギーを持ち、有害となる可能性がある。
- 低周波数の波（ラジオ、マイクロ波）は穏やかで、情報や熱を運ぶ。
スペクトルを調べる
ラジオ波からガンマ線までスペクトルをスライドさせ、波長と用途がどのように変わるか見よ。
最も周波数が高いのはどれか？
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ガンマ線はスペクトルの高周波（短波長）側にある。
高周波数の電磁波（X線など）は、ラジオ波よりも光子あたりのエネルギーが大きい。
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光子エネルギーは周波数に比例して増加するため、X線の方がラジオ波より光子あたりのエネルギーが大きい。
電磁波に関する正しい記述をすべて選択せよ。
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すべての電磁波は横波であり、媒質を必要とせず、 $c$ で伝播する。ラジオ波は光より遅くはない。
日常的な用途
- ラジオ & マイクロ波 — 通信、調理、レーダー。
- 赤外線 — 熱、リモコン、ナイトビジョン。
- 可視光 & 紫外線 — 視覚、日焼け、殺菌。
- X線 & ガンマ線 — 医療画像、がん治療、器具の滅菌。
真空中では全ての電磁波が同じ速度 $c$ で移動する。ラジオ波はX線よりも遅くはない。異なっているのは波長と周波数（したがってエネルギー）であり、速度ではない。$c = f\lambda$ が一定であるため、周波数が高いほど常に波長は短くなる。
ラジオ波と光波が真空中を移動する場合、どちらが速いか？
- どちらも同じ。両方とも $c \approx 3\times10^8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ で移動する。
- 波長だけが異なる。ラジオ波の波長は光波の波長よりもはるかに長い。
電磁波とは、媒質を必要とせず、真空中で光速 $c$ で移動する、電気場と磁気場の横揺らぎである。スペクトルは周波数増加（波長減少）の順にラジオからガンマへ並び、高周波数ほど光子あたりのエネルギーが高くなる。