光波について

光波は、太陽光やLEDなど身近な存在として知られています。その本質的な特性を理解することで、応用技術への理解も深まります。

POINT

波長によって色が変わり、特性が変わる

光波は電磁波の一種で、各波長は異なるエネルギー特性を持ちます。光波は真空中でも伝播し、媒体の境界面では反射や屈折といった特性を示します。レーザは特定の波長の光を集中させることや、エネルギー制御を可能にするため、医療や産業分野で重要な役割を果たしています。

光波の定義と特性

光波は周波数ではなく波長で表すのが一般的であり、1㎚~0.1㎜の電磁波を光(光波)と呼びます。人間が知覚する光を可視光、それ以外の波長を赤外線や紫外線と呼びます。

光のスペクトル

太陽光を例にとると、プリズムを通すことで、波長の違いに基づいて虹のような色が現れ、これが可視光線のスペクトルです。

通常、光波は物質がエネルギーを放出する際に発生します。これにより、さまざまな波長を持つ光波が放射されます。例えば、虹の色分けは光波の違いを例示する代表的な現象です。異なる波長を持つ光波が水滴により異なる角度で屈折し、人間の目には赤、橙、黄、緑、青、藍、紫色として映ります。

紫色より波長が短い紫外線は、日焼けや皮膚への影響といった形で私たちに影響を与えています。赤色より波長が長い赤外線は、人体の水分に吸収されやすく熱として認識されます。

波長とレーザの種類を表す図

光波の伝わり方

光波の伝播は、空間や媒体に依存しますが、特筆すべきは光波が媒質を必要とせず真空中をも伝わるという性質です。光波は電磁波の一種であり、この性質は電磁場の変化によるエネルギーの伝達機構によるものです。波としての特徴は、波長によって種類が分かれ、可視光や赤外線、紫外線といった多岐にわたる種類に分類されます。

光は、媒体の境界面で反射したり、屈折したりします。これは光が通常、直線的に進む性質を持ちつつ、異なる密度の物質に出会った際に進行方向が変わるためです。光が屈折する際の角度(屈折角度)は、入射角や媒体の屈折率という物理的な特性によって決まります。

レーザ技術の応用

レーザ技術は、高精度で強力なエネルギーを持つ光波を利用した技術です。特定の波長の光を集中させることで、エネルギーの制御が可能となり、従来の光源では実現できないさまざまな用途に対応できる点が特徴です。レーザ加工機は金属や樹脂、ガラスなどの材料を切断、彫刻する際に広く用いられ、医療、産業、情報通信など幅広い分野で活用されています。特に、自動車産業や電子機器製造においては、精度の高い均質な加工を可能にするレーザ技術が不可欠であり、製造工程の進化を支える重要なツールとなっています。

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