電磁波は、伝播する媒体を必要としない放射線の一種です。真空中での速度は約 3.10 8 m/s で一定であり、これらの波は物質を輸送せず、エネルギーのみを輸送します。

電磁波には、電波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、ガンマ線の7種類があります。これらは一緒になって、各波の周波数と長さによって変化する電磁波スペクトルを形成します。

波にはさまざまな種類がありますが、各種類の特性は同じであり、次のとおりです。

  • 振幅(波の強さ)。

  • 速度(波速);

  • 周波数(波の振動)。

  • 波長(波の大きさ)。

これらすべての特性は、電磁波伝播速度方程式 V = λ.f で組み合わせることができます。ここで、速度 (V) は、波長 (λ) と波の周波数 (f) の積に比例します。

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電磁波についてのまとめ

  • 電磁波は伝播するのに媒体を必要としません。

  • 真空中での速度は一定で、3.10 8 m/s に等しくなります。

  • 電磁波には、電波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、ガンマ線の7種類があります。

  • すべての波には、振幅(波の強さ)、速度(波の速度)、周波数(波の振動)、波長(波のサイズ)があります。

  • 波の伝播速度を計算するには、単に波長と周波数を掛けます: V = λ.f。

電磁波に関するビデオ授業

電磁波とは何ですか?

電磁波は、互いに垂直な電場と磁場の振動によって形成される波であり、これを放射線と呼びます。電磁波の伝播は垂直に発生し、磁場に対して 90°の角度を形成します。波を生成する外乱 (垂直) と伝播方向 (水平) が垂直であるため、これらの波を横波として特徴付けます。

電場と磁場の振動によって形成される電磁波の構成の表現

これらの波は物質を運ぶことはできませんが、太陽からの熱エネルギーや光エネルギーなどのエネルギーを運ぶことができるため、伝播する媒体を必要とせず、真空中でも伝播することができます。また、反射、屈折、偏光、回折、吸収、干渉、散乱などの波動現象も発生します

電磁波の特徴

たとえば、人を背が高いか低いかで表現できるのと同じように、振幅、波長、伝播速度、周波数に基づいて波を表現できます。

概略図は、波の長さ、振幅、山と谷の部分を示しています。

  • 振幅 (A):波が到達できる高さです。物理的な用語では、振幅は波の強度を示します。波には高い点(山)と低い点(谷)があるため、これらの点をそれぞれ最大振幅と最小振幅と呼び、その測定単位はメートル(m)です。

  • 波長 (λ): 1 つの振動 (1 サイクル) を完了するために波が移動する空間です。この測定は、2 つの谷の間、2 つの尾根の間、または尾根の始まりと谷の終わりの間で行うことができます。測定単位はメートル (m) です。

  • 伝播速度 (V) : 媒質内の波の速度です。真空中では、この値はより大きく一定であり、光の速度、約 3.10 8 m/s に等しくなります。測定単位は m/s です。

  • 周波数 (f) : 波の完全な振動です。測定単位はヘルツ (Hz) で、周期 (発振が完了するまでの時間、秒単位で測定) の逆数を使用して計算されます。

波の周波数方程式

波の周波数が変化すると、その形状は次のように変化します。

低周波の波と高周波の波の様子を示す図。

電磁波にはどんな種類があるの?

存在する電磁波には、電波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、ガンマ線の7種類があります。

これらは一緒になって電磁波スペクトルを形成し周波数と長さによって分類されます。

電磁スペクトルと波の種類

周波数が高くなるほど光の長さは短くなり、その逆も同様です。人間は可視光の一部の波長しか見ることができません。上下にあるものはすべて私たちの目には見えません。

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日常生活における電磁波

電磁波は目に見えなくても私たちの日常生活の中に存在しています。以下にいくつかの例を見てみましょう。

  • 電波: ラジオ、携帯電話、テレビ信号の送信に使用されます。これらの波は周波数が低く、波長が長くなります。

  • マイクロ波: 電気通信 (Wi-Fi)、レーダー、家庭用電化製品に使用されます。これらの電波は電波よりも高い周波数を持っています。

  • 赤外線: 熱放射によって体の温度を上昇させることができるため、熱波として知られています。太陽からの熱や火災がこの放射線の例です。これらの波の周波数は可視光の周波数よりわずかに低くなります。ニシキヘビやボアなどの一部のヘビは、この波の周波数で見ることができます。

  • 可視光:これらは人間の目で捉えることができる波です。この範囲は 700 nm (700.10 -9 m) と 400 nm (400.10 -9 m) の間です。

  • 紫外線: 可視光線よりも高い周波数を持つ波です。このタイプの放射線は電子を剥ぎ取り、分子に損傷を与える可能性があるため、イオン化と呼ばれます。このタイプの波は機器の滅菌に使用されており、日焼け止めを使用する必要があるのはそのおかげです。

  • X線:紫外線よりも強力な電離波。これらの波は周波数が高く、波長がはるかに短く、さまざまな種類の物質を通過できます。病院ではレントゲンや断層画像検査などに使用されています。

  • ガンマ線: 核反応から得られる、または太陽などの星から発生する、スペクトル内で最も高い周波数の波です。この種類の放射線は高いイオン化能力を持っています。

電磁波に関する方程式

電磁波を扱うには、伝播速度 (v)、波長 (λ)、周波数 (f) という 3 つの特性を知る必要があります。これら 3 つのを関係付けると、次の方程式が得られます。

波の伝播速度の方程式

周期 (T) の逆数から周波数を取得できることを思い出してください。

波の周波数の公式

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