高校物理基礎

電磁波とは

電磁波
この記事で学べる内容

電磁波とは

電磁波の種類と周波数

Wi-Fiや4Gなどの電波や,光や紫外線,X線等は全て電磁波と呼ばれるものの一種です。

何も知らない人は「電波は無限にあるでしょ?」と思うかもしれませんが,「電波は公共の資源」であり,有限です。

電磁波とは一体何か,どうして公共の資源なのかについて,わかりやすく簡単に解説をしていきます。

電磁波とは

電磁波

電気的振動と磁気的振動が空間を伝わる波

電磁波とは,電気的振動と磁気的振動が空間を伝わる波のことです。
電流が流れると電流の周りに磁場が発生し,磁場が変化すると電流が流れるということを勉強してきましたよね。

電磁波とは

電気が磁気に影響を与え,磁気が電気に影響を与えながら進んでいく波が電磁波というイメージです。
電気と磁気による波なので,電磁波という名前が付いています。

電磁波の伝わる速さは光速と同じであり,真空中では約3.0×108m/sです。物理基礎ではあまり登場しませんが,電磁波の速さ(光速)は記号cを使います。

電磁波は波の一種なので,波長λと振動数fが存在しており,電磁波の速さcを用いて\(c=fλ\)という関係が成り立ちます。波の基本式\(v=fλ\)のvがcになっただけですね。

電磁波の振動数と波長

電磁波は,周波数(振動数)によって特徴が決まっています。

可視光(私たちが見ることのできる光,赤~紫)の周波数は約4.0×1014Hz~8.0×1014Hzなので,私たちの目は,約4.0×1014Hz~8.0×1014Hzの電磁波を刺激として感じ取ることができる感覚器官であるといえます。
なお,可視光は虹の色でもある赤色~紫色であるため,赤と紫の隣の電磁波のことを赤外線・紫外線といいます。

このように周波数が決まっているものもあれば,テレビ等の地デジ470MHz~710MHz,Wi-Fiの周波数2.4GHz・5.0GHz ,5G回線の周波数3.7GHz・4.5GHz・28GHz等,周波数を決めているものもあります。

このように,電磁波の周波数には限りがあり,限られた周波数を使い分けていかなくてはならないため,公共の資源とされています。

例題

以下の電磁波を,振動数の高いものから順に並べよ。
[紫外線 X線 γ線 赤外線]

解答

振動数が高ければ高いほど,高エネルギーの電磁波になります。
これは物理の方の知識のため,物理基礎だけ勉強する予定の人は「危険なものほど振動数が高い」くらいのイメージがあれば大丈夫です。

∴γ線 X線 紫外線 赤外線

まとめ

電磁波とは,電場と磁場が互いに影響しながら進む波のことです。電気と磁気からできているため,電磁波という名前になっています。

電磁波は,周波数によって特徴があります。振動数が高くなれば高くなるほど電磁波は高エネルギーになるので,危険なものになります。

 

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