電磁波の性質

穴埋め問題の解答：

電磁波の基本性質

• 電磁波は横波である
• 電場の振動方向と磁場の振動方向は互いに垂直
• 電場・磁場ともに進行方向に垂直に振動する
• 真空中の速さは $c = 3.0 \times 10^8$ m/s（光速）
• 速さ・波長・周波数の関係：$c = f\lambda$

電磁波の種類（波長の長い順）

電波 → マイクロ波 → 赤外線 → 可視光 → 紫外線 → X線 → $\gamma$ 線

電磁波の発生と受信

振動回路で電気振動を起こすと、アンテナから電磁波が放射されます。受信は同調回路（共振回路）で特定の周波数を選択します。

振動回路の周波数 $f = \dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ で放射される電磁波の波長は：

$$\lambda = \frac{c}{f} = c \cdot 2\pi\sqrt{LC} = 2\pi c\sqrt{LC}$$

補足：可視光の波長範囲

人の目に見える光（可視光）の波長範囲は約 380 nm 〜 780 nm です：

• 赤：約 620 - 780 nm
• 橙：約 590 - 620 nm
• 黄：約 570 - 590 nm
• 緑：約 495 - 570 nm
• 青：約 450 - 495 nm
• 紫：約 380 - 450 nm

赤外線は可視光より波長が長く、紫外線は短いです。

電磁波の数値計算

FM放送の周波数 $f = 80.0 \times 10^6$ Hz（80 MHz）の電磁波の波長は

$$\lambda = \frac{c}{f} = \frac{3.0 \times 10^8}{80.0 \times 10^6} = 3.75 \text{ m}$$

可視光（緑）の波長 $\lambda = 5.0 \times 10^{-7}$ m に対応する周波数は

$$f = \frac{c}{\lambda} = \frac{3.0 \times 10^8}{5.0 \times 10^{-7}} = 6.0 \times 10^{14} \text{ Hz}$$

この光子 1 個のエネルギーは

$$E = hf = 6.63 \times 10^{-34} \times 6.0 \times 10^{14} \fallingdotseq 4.0 \times 10^{-19} \text{ J} \fallingdotseq 2.5 \text{ eV}$$

電磁波の速さが $c = 3.0 \times 10^8$ m/s で一定なので、周波数が大きいほど波長は短くなります。