理系受験生のための基礎物理　　　　第45号 [まぐまぐ！]

2008/07/21

理系受験生のための基礎物理　　　　第45号

◆◆◆＝＝＝＝ Basic physics ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

　　　　　　　　　理系受験生のための基礎物理　　　　第45号

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　■　「光波」について　　（1）

「光」というと，一般的には私達人間の目に見える光を指す
場合が多いですが，実際には人間の目に見えない光もあり，
どちらかというと目に見える光は，光の中でもほんの一部です。

光は電場と磁場の振動として伝わる電磁波です。
電磁波は，その性質からいろいろな種類の波に分類されます。
身近なところでは，テレビや携帯電話の電波や電子レンジ内の
マイクロ波，また医療分野などで使われているX線などがあり
ます。

とくに人間の目に見える光を「可視光線」といい，波長の長い
ほうから「赤」「橙」「黄」「緑」「青」「藍」「紫」で，
これが虹の7色です。
1種類の波長の光を「単色光」といいます。
太陽の光は全ての単色光を含んでいて，すべての単色光が混ざ
ると無色透明になります。
太陽の光を「白色光」といいます。

可視光線の「赤」より波長が長い光は，赤の外にある光です
ので「赤外線」です。
赤外線は別名「熱線」と言われ，熱を伝えます。
また「紫」より波長が短い光は，紫の外側にあるので「紫外線」
です。
テレビなどのCMで，よく「UVカット」とか「UVケア」という
言葉を耳にしますが，紫外線は英語で　Ultraviolet (超紫)と
いいますので，略してUVといいます。
そのほか，テレビには太田光や伊集院光などもよく出てきます。
（これはどーでもいいことです）

音速は約340m/sぐらいですが，光速度は約30万km/sで，1秒間に
地球を7回り半してしまいます。
とんでもないスピードです。
雷が光ったとき(実は同時に音も出ているのですが)，光はほと
んど瞬間的に伝わって来ますが，音速のほうが圧倒的に遅いた
め，少し遅れて雷鳴が聞こえます。
この遅れた時間が長ければ，雷は自分より遠いところというこ
とです。
昔は「地震・雷・火事・親父」という順番で怖かったそうです
が，最近では一番後のは，あまり怖くないようです。

光も「光波」というくらいですから，波の一種で，波の基本的
な性質を持っています。
光をスリット(小さい隙間)に通すと，「回折」現象が生じ，ス
リットを通過した後，光は広がって進みます。
また，いくつかの光を重ね合わせると「干渉」現象が生じ，強
め合って明るくなったり，弱め合って暗くなったりします。

光波は音波と異なり，特有の性質も持っています。
先程もお話したように，光は電磁波で，電場と磁場がいろいろ
な方向に交互に振動して伝わってくるのですが，一方向に振動
する光を「偏光」といいます。
光を偏光させると，まぶしさが弱まります。
(偏光サングラスなども売っています)
2枚の偏光板を直角に重ねると，光は通過できなくなります。
映画のシーンで，次第に画面全体が暗くなっていく(黒くなって
いく)のは，2枚の偏光板をゆっくりと直角にしていきます。

光は粒子の性質もあり，小さいチリや微粒子に衝突して弾かれ
ます。
この現象を「散乱」といいます。
波長の短い光ほど大きく散乱されます。
日中の空が青く見えるのは，太陽光が空気中を進んでくるうちに，
青い光ほど大きく散乱されるためです。
朝日や夕日は，太陽光が空気中を長い距離進んでくるので，散乱
されにくい赤い光が眼に届くからです。

実は，光の正体が何なのかは，はっきりわかっていません。
波特有の性質(回折や干渉)を示しますが，光を波と考えたので
は説明がつかない現象もあります。
(これは原子物理の分野になりますので省略します)
光は「波」なのか，それとも「粒子」なのかというのは，昔から
科学者達の間で大きな論争のもとになってきました。
ニュートンは力学だけでなく光についても研究しています。
またアインシュタインは，光はエネルギーの塊である粒子(これ
を「光子」といいます)の性質もあるという仮説を発表してノー
ベル賞を授与されました。
(アインシュタインは，相対性理論ではノーベル賞をもらってい
ません)

最近では「地震・雷・火事・オヤジ狩り」でしょうか。

今回はここまでです。

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