光波

光波

光波=電磁波

光波(=光)とは電磁波のことで、電気、磁気が作用する電磁場の中を進んでいく波のことです。

光という言葉は可視光線だけを指す場合もあります。

光速

光波(電磁波)の真空中の速さ(光速)は c = 299 792 458 m/s ですc はラテン語の celeritas(速さ)から。
真空中であることを強調するときは c でなく c0 と表記します。
この数値は π の 3.141592… のように無限に続くものではく、9桁で終わりです。暗記するときは「憎くなく西小屋」などと覚えます。
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。この9桁の数字は測定された値ではなく、人間によって定義された値です。この値に基づいて [m] メートル という長さが定義されています。

この速さは、重力作用の伝播速度でもあり、一応、これより速いものは無い、とされています詳しいことは大学で学びます。閉じる

この速さは、真空中以外では遅くなります。空気中ではごくわずかに遅くなります。ごくわずかの違いですので、真空中と同じ速さ、とみなすことが多いです。水やガラスの中ではかなり遅くなります。水分子やガラス分子が電磁波の進行を妨げるからです。の場合と逆です。

299792458 m/s はおよそ 3.0×108 m/s です。m を km にすると、3.0×105 km/s です。つまり、30万km/s です。「ひかりの速さは 30万キロで、1秒で地球7周半だよ。」と聞かされたことがあると思いますがソレです。太陽までだと約8分20秒です。

光速の測定』項、『光の分散』項の波長による光速の違い、もご参照ください。

偏光

光波は電磁波であり、電磁波というものは横波です。縦波ではありません。

太陽光は、縦に揺れてる波や横に揺れてる波や斜めに揺れてる波など360°あらゆる方向に揺れている波を含んでいます。

この光を偏光板という板に通すと1方向に揺れる波だけが通り抜けます。偏光板とは、分子がきれいに1方向にそろっていてそちらの方向に揺れる波しか通過させない特殊な板です。左図では縦方向に揺れる波しか通り抜けられません。通り抜けた波は振動方向が1つの平面内に限られます。これを偏光といいます。

2枚の偏光板をそれぞれの軸が90°になるようにおくと光は2つ目の偏光板を通り抜けられません。(1枚目は軸が縦方向、2枚目は軸が横方向。)

偏光現象は光が横波であることを示す良い例です。

音波と光波の違い

波動は主に音波か光波に分けられますが、それぞれの特徴をまとめてみます。

音波 光波(電磁波)
波の揺れ方 縦波(一部横波) 横波
直進性 低い 高い(一部低い)
力学か電磁気か 力学的な作用による伝播 電磁気的な作用による伝播
真空中or宇宙空間 伝わらない 伝わる
伝播を担うもの 空気や水や固体など 無し、電磁場の中を進む
水中での速さ 空気中より速くなる 空気中より遅くなる
水とは 水自身が音波を伝播させる 光波の進行を妨げるもの
人が感知できるのは 可聴音 可視光線
人が感じる振動数の違い 音の高さの違いとして耳で感じる 色の違いとして目で感じる