社長が解説

♥0

美容医療を受けるなら知っておきたい基礎知識②光って、なあに?

サイト運営会社 株式会社ジェイメックの社長でありながら、機械好きが高じて博士号(理学)を取ってしまった、西村社長自らが解説!こちらのコラムは、シリーズ形式でお届けいたします。

第2回である今回は、光の性質についてお話しします。

解説!光の性質

初回コラム(はじめに)の最後に、光とは「電磁波」、電波の仲間で「波」と「粒」両方の性質を持ち、重さはなくてエネルギーをもっています。ということを記載しました。
一体どういうことなのでしょう?今回は、光の性質について詳しく説明します。

①光が持つ、波のような性質

まず、光が持っている波のような性質を説明します。

「電波」のしくみ

スマホやTV、ラジオ、無線等は目に見えない電波を使って音や動画をやり取りしています。TV局や電話をかけた人など、送信する側から送られた電波は、その文字の通り波のように強さが強くなったり弱くなったりを繰り返しながら、ご自宅のTVや電話を受ける人などの受信する側へ伝わっていきます。スマホなどはその微弱な変化をアンテナで受信して、電気信号に変えコンピューターが信号を解読して、音や画像に戻して表示しているわけです。

周波数と波長のおはなし

電波はその強さ(電界強度)が波のように上下して変化するわけですが、一秒間に繰り返す上下運動(波)の回数のことを周波数と呼びます。TVやラジオでは、各放送局からの電波が混線しないように放送局ごとに周波数を分けて送信しています。受信側ではその周波数の電波だけを受け取れるような工夫が施されています。実は私たちが生活しているこの空間には、目に見えない異なる周波数の電波が無数に飛び回っているわけです。この時、この波の山から山、谷から谷までの長さ(距離)つまり波の1周期の長さを波長と呼んでいます。

ちなみに、その電波の強さ(電界強度)の上下運動を繰り返す電波は、なんと秒速約30万キロメートル、1秒間に地球を7周半できてしまう速さで進んでいきます。月までの距離が約40万キロメートルなので、月までは約1.3秒で着いてしまうスピード!すごい速さですね。

さて、光も波の性質をもつと申し上げましたが、電波と同様に様々な波長の光が存在します。太陽はすべての波長をもつ光を同時に放出して、私たちの住む地球を照らし、温め、生物にエネルギーを与えているわけです。また、太陽の光には目には見えない日焼けを起こさせる短い波長の紫外線から、熱として感じる長い波長の赤外線を含んでいます。そして紫外線と赤外線の波長の間には可視光線という目で感じることのできる波長帯(およそ400~800 ナノメートル)が存在します。

目で見える光って何?

目で見える光とは一体、どういうことなのでしょうか?ある物体に当たった光の波長のうち、物体に吸収されずに反射した波長の光を目で受け取ると、私たちはその波長を物体の「色」として認識することができます。例えば赤いりんごは、赤い波長の光をよく反射し、ほかの波長の光をよく吸収するので、赤く見えるのです。逆に黒い物はすべての波長の光をよく吸収するので、目に入ってくる可視光領域の波長の光の量が少なくなって黒く見えます。

では、可視光のすべての波長の光をよく反射する物質はどう見えるのでしょうか?答えは鏡ですね。鏡はよく磨かれた平面ですので、ある色をもつ光が入ってくるとその色をそのまま、かつそれぞれの波長の光が入ってきた方向と位置を保ったまま正確に反射しますので、鏡のように見えるわけです。一方で白いコピー紙のように表面がざらざらしていると、光は表面で乱反射(散乱といいます。)して、色んな波長(色)の光が混じり合い白く見えるわけです。

②光が持つ、粒子のような性質

次に、粒子のような性質について説明します。

明るさは、密度だった?!

光には明るい光、暗い光があります。光の粒は「光子(こうし)」とよばれ、その密度(単位面積を通過する数)が高ければ強く、低ければ弱い光となります。これは決まった時間の中で決まった面積を通過していく光子の量で計算され、エネルギー密度と呼ばれます。つまり明るい光は沢山の光子が一気に押し寄せてきてまぶしく感じますし、暗い光は光子の数が少ないので目があまり反応せず暗く感じるのです。

光の性質についての解説は以上です。

次回は、いわゆる「普通の光」とレーザーとではいったい何が違うのか?この辺りを解説していきます。

(西村 浩之)

社長が解説シリーズの一覧はこちらから

     

記事一覧に戻る

TOP