周波数と波長
周波数とは、1秒間に繰り返される波の数で、ヘルツ(Hz)という単位で表されます。一方、波長とは一つの波の長さを表し、単位としては、メートル(ｍ)で表されます（図１）。
周波数と波長の関係は、
λ＝ｃ／f λ＝波長(ｍ) ｃ＝波の速度(ｍ／s) ｆ＝周波数(Hz)
で表されます。
図１の周波数は、1秒間に3つの波がみられるので３Hz。波の速度が３００(ｍ／s)であれば、上の関係より波長は、１００ｍとなります。
では、波の速度が同じで、周波数が２倍の６Hz(１秒間に波が６つ)とした場合、上の関係より波長はというと５０ｍとなります。よって、周波数が２倍となれば、波長は逆に１／２倍となることがわかります。
このことから、波の速度が一定であれば、周波数は波長に反比例することがいえます。
電磁波
電磁波とは
電気と磁気の性質を持つ高速の波の総称です。電磁波は、波長(又は周波数)によって種類分けされます。その種類には、波長の短いもの(高周波)からいうと放射線( γ 線、X線等)、光(紫外線、可視光線、赤外線)、電波(TV、ラジオ、携帯電話等の通信に使われる)などがあります。
電磁波の特性
≪電磁波の速度≫
速度は波長に関係なく一定(光の速さと同じ)で媒質(電磁波が伝播するもの)によって多少変わります。電磁波は、真空中で最も速く(光速)移動します。又、電磁波の速度は、波長によらず一定なので波長と周波数は反比例します。
≪エネルギー≫
エネルギーは、波長の短いもの(高周波)程、高いエネルギーを持ちます。
≪性質≫
性質は、反射、屈折、干渉、回折、透過などの現象を生じさせます。その性質を可視光の現象であらわすと
反射 ： 光が鏡などの物体の表面にあたってはね返る現象
屈折 ： 光が一つの媒質（例：空気）から他の媒質（例：水）に入るとき、その境の面で進む向きが変わる現象
干渉 ： 隙間に光を当てると、反対側にあるスクリーン上に縞模様が出現する現象
回折 ： 物体の陰の部分まで光が回り込む現象
透過 ： 光が物体を突き抜けて反対側から出てくる現象がみられます。
放射線
放射線は、Ｘ線やγ線などの電磁放射線とα 線やβ 線等の粒子放射線に分けられます。
放射線の特徴
| 電荷 | 電離能 | 物質透過力 | |
|---|---|---|---|
| α 線 | +2(正)、He | 大(直接) | 小 |
| β 線 | +1(正・負) | 中(直接) | 中(Alで遮蔽に数mm必要) |
| γ 線 | ０ | 小(間接) | 大(Alで遮蔽に数cm必要) |
電離能が大きいほど、生体に与える影響は大きく、透過力に反比例します。
光
光は波長の短い(高周波)ものから紫外線、可視光線、赤外線に分けられます。可視光線以外は、人は見ることはできません。可視光線は、約４００〜８００nmに位置し、波長の長いほうから赤、橙、黄、緑、青、藍、紫(せき・とう・おう・りょく・せい・らん・し)に見えます(虹の外側から内側の色)。
光の３原色 ： 赤・緑・青 →３色混合より白色光に見えます。
※ 絵具の３原色 ： 赤・黄・青
屈折率
光は屈折率の異なる境界面で屈折現象を起こします。これは、屈折率の異なる媒質中では光の速度が異なるために起こります。一般に密度の濃い媒質中の方が光の速度が遅い。
◎遅い媒質に入る場合(例；空気→ガラス)
・ 遅い媒質に入る場合は、屈折角は小さくなります。
・ 速度の遅い媒質に入る時に波面の下側が先に遅くなるので、波面の上側が前に進み、その結果、より下側に曲がってしまいます。
・ 入射角が０°の場合、屈折せずにそのまま通過します。
◎速い媒質に入る場合(例；ガラス→空気)
・ 速い媒質に入る場合は、屈折角は大きくなります。
・ 屈折角が９０°以上になると入射光がすべて反射され、速い媒質には入れなくなります。
これを全反射と呼びます。
・ 入射角が０°の場合、屈折せずにそのまま通過します。
