光とは、何だ?

私たちのまわりに当たり前のように存在する光には、とても不思議な性質があります。
目に見えたり、見えなかったり。波だったり粒だったり。ここでは、「光」の基本をご紹介します。

※画像をクリックすると、波長ごとの機能紹介アニメーションがご覧いただけます。

 

光と電波は仲間

スマートフォンやテレビの音声・画像は、電波という一種のエネルギー波によって送られてきます。静かな水面に石を投げると波紋が広がっていきますが、電波も、これと同じように空気中を伝わっていくのです。この時の1つのパターンが「波長」で、波長が1秒間に何パターン伝わるかが「周波数」です。
波長が短ければ周波数は高く、波長が長ければ周波数は低くなります。そして、電波よりも波長の短いエネルギー波が「光」です。光とテレビや携帯電話の電波は仲間のようなもので、これらを総称して「電磁波」と呼んでいます。

色が違うのは、波長が違うから

太陽光は時として、赤・橙・黄・緑・青・藍・紫の虹となって姿を現します。この美しい七色は、実は波長の違いで決まっています。たとえば、赤色の波長は約700nm、紫色は約400nmです。
人間の眼はおよそ380~780nmの波長の光を識別できることから、その範囲を「視ることが可能な光=可視光」と呼び、それより外側にあり、目には見えない波長の長い光を「赤外線」、短い光を「紫外線」と呼んでいます。そして、これらを含む1nm~10万nmまでの波長域を「光」と呼んでいます。

見えない光「紫外線」は、化学エネルギーとして

40℃のお風呂が平気なのに、それより低い30℃の気温でヤケドのように真っ赤に日焼けしてしまうのはなぜでしょう。それは、熱ではなく紫外線のしわざ。紫外線を浴びた皮膚では、あたかも高熱を与えられたかのような症状が起こります。波長が短くなればなるほどエネルギーは強くなり、そのエネルギーは、熱に換算するとなんと数万℃に匹敵することも。
紫外線を利用すれば、熱を使わなくても光重合※や光分解などの化学反応をたやすくやってのける、言い換えれば紫外線は「冷たいエネルギー」なのです。

見えない光「赤外線」は、熱エネルギーとして

石油ストーブは消してもしばらく暖かいのに、赤外線ヒータは切ってしまうととたんに寒くなります。それは、石油ストーブ
は途中にある空気を徐々に暖め、主に「伝導」「対流」によって私たちに熱を伝えるのに対し、赤外線の場合、空気の温
度と関係なく、対象となるものを直接、暖めるからなのです。これは、気温がどんなに低くても太陽の陽射しが暖かいのと同じ原理で、「放射伝熱」という光の放射と吸収によるものです。赤外線は水分に吸収されやすく、人体にあたると皮膚のすぐ下で吸収されます。吸収された赤外線は体内の物質が持つ分子の振動を活発にすることで物質の温度を上げるため“熱い”“暖かい”と感じるのです。

もちろん見える光は、「あかり」としても 

スイッチ・オンでパッと明るく。一番わかりやすい光の使われ方が、モノや空間を直接照らす「照明」です。この可視光域を使用した光の用途は、「透過」や「反射」など光の特性を上手く利用することで、プロジェクタや検査、試験など多岐にわたっています。