波長と可視光線とエネルギー~可視光通信・IoT旬なワード~

公開日:  最終更新日:2016/04/29

可視光線とは人間の眼で見ることのできる光のことですが、「波長」という視点からみると、どのようなことが言えるのでしょうか。

可視光線はエネルギー

weblioで「可視光線」を引くと、「可視光線とは、人間の目に光として感知される電磁波。波長が380ナノメートルの紫の光から780ナノメートルの赤い光までのもの。可視光 ↔ 不可視光線」とあります。 光の3原色(青、緑、赤)の範囲内の波長380〜780nmが、人間の眼で見ることができる「光」。すなわち波長の短い青紫から波長の長い赤まで、人の目に見える範囲の波長を発する光を「可視光線」と呼ぶわけですね。 波長が380nm以下になると紫外線、780nm以上になると赤外線です。余談ですが、光の波長が短ければ短いほど人間に害を及ぼします。UVカットという言葉でお馴染みの「UV」は紫外線ですし、もっと短くなるとX線やγ線などの電磁波で、長時間浴びると危険です。 光は「粒子(光子)」と「波(電磁波)」の両方の性質を持っていることが、現在分かっています。「光と色」を理解する上で、「波長」の性質を知っておくことは大切です。一般に「光」と呼ばれる可視光線は、電磁波に区分されます。電磁波の中で、周波数と波長の違いによって性格の異なるある領域(波長域)が、可視光線なのです。 では、電磁波とは何でしょうか? 再びweblioから。 「電磁波とは、電場と磁場が相互に組み合わさりながら、空間を伝達するエネルギーの波のこと。電場とは、電気エネルギーが及ぶ範囲のことであり、磁場とは磁気エネルギーの及ぶ範囲のことである。その両者が互いに絡み合って電磁波が形成される」。 光=電磁波=電気と磁気がお互いにはたらいて発生するエネルギーの波。 つまり、光はエネルギーそのものなのです。 kashiken_img_00007

曇っていても紫外線で日焼けするわけ

電磁波(光)の中身に入る前に、周波数と波長の関係を整理しておきましょう。 ●周波数:1秒間における波の数。電磁波の周波数は、その電磁波のエネルギーに比例します。 ●波長:波が切り返し起こる中での1周期。周波数と波長は反比例します。 ●振幅:波の高さ。振幅は電磁波の強さに比例します。光で言えば明るさに比例します。 波長が短いほど周波数が高くなり、エネルギーが高くなります。振幅が大きいほど光が強くなります。しかし、電磁波と振幅の大きさはエネルギーの大きさに繋がりません。 たとえば、紫外線は波長が短く周波数が高いので、エネルギーが高く日焼けを起こします。しかし、曇っていて振幅が小さく紫外線が弱いとされるときでも、日焼けを起こします。 これは「光が粒子(光子)と波(電磁波)の両方の性質をもっている」ことに起因します。 電磁波だけの性質ではなく、光という化学的エネルギーが加ることで、振幅(明るさ)が小さいときでも、周波数そのものが高い紫外線のエネルギーは、人の肌に伝わるのです。

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