理系の雑学・豆知識

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電磁波の基礎知識

 電子の持っている電荷は電界を作ります、これが移動する(電流が流れる)とその周りに磁界を発生させます。

電荷が一定方向に移動するのが、直流で、電荷が行き来するのが 交流ですが、交流では電流が変化すると磁界も変化し、 この磁界の変化は変化する電界を発生させ、電界の変化は変化する磁界を発生させます。

このように連続した変化が有限な速度(光速)で伝わるのが電磁波です。

電磁波は真空中を光速で伝わる波で、電波や光も電磁波です。

1864年にジェームズ・クラーク・マクスウェルが、電磁波の存在を理論的に予言し、 それを1888年にハインリヒ・ヘルツが実験的に発見しました。1897年にマルコニー(Guglielmo Marconi)ウェイトのアイスルから20マイル離れたプールまで無線通信に成功した。

電磁波は、電磁放射(でんじほうしゃ electromagnetic radiation)ともいいます。

 

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ヘルツの電磁波の確認実験について解説

ヘルツ(Heinrich Rudolf Hertz 1857/2/22-1894/1/1)は開回路の両端にとりつけた二本の金属棒の間に小さな隙間(ギャップ)を設け、そこで火花放電させ、離れた部屋に置いた受信リングの隙間にも同時に小さな火花が発生することを見出した(即ち電波を受信し…

受信器とはなにか

受信器(じゅしんき receiver.) 電波を利用した信号を受信し、信号を出すという装置です。 アンテナ 空間を伝わって来た電波をとらえる 高周波増幅器(こうしゅはぞうふくき) 受信した微弱な信号を出来るだけ忠実に大きくするためには混合器等で発生する雑…

送信機とはなにか

送信機(そうしんき transmitter) 送信する信号を含んだ高周波エネルギーを発生する装置です。 発信器(はっしんき) 送り出す周波数(搬送波)の1/nの周波数を発信(電気的振動を作る)させる。 緩衝増幅器(かんしょうぞうふくき) 発信器からエネルギー…

無線通信とはなにか

無線通信(むせんつうしん radio communication)には送信・受信をする無線電信(むせんでんしん radiotelegraph)と無線電話(むせんでんわ radio(tele)phone)があり、 電信は符号を電話は音声を送信・受信します。無線放送(むせんほうそう radiobroadcas…

ガンマ線とはなにか

ガンマ線(γ線 Gamma rays ) 放射線の一種でエネルギーが高く、物を透過する性質があります。その実体は、波長がおおよそ10pmよりも短い電磁波ですが粒子としての性格が出てきます。 1900年にポール・ヴィラールは、透過性が高く電荷を持たない放射線を発見…

エックス線(X線)とはなにか 

エックス線(X線 X ray):~0.1 Å(10-10乗 m)程度の波長の電磁波のことです。1895年にレントゲン(Wilhelm Conrad Rontgen)が発見した(このためレントゲン線と呼ぶこともある)医療分野でのレントゲン撮影や、材料の内部の傷等の探索、物性物理学分野では…

紫外線とはなにか

紫外線(しがいせん Ultraviolet (UV) )波長は 400~14nm となる。人間に見える紫色の光よりもエネルギーの高い光で、光のスペクトルでは可視光線の上限である紫色よりも外側にあることからこの名ができました。 太陽光線に含まれる紫外線のほとんどが大気…

可視光線とはなにか 

可視光線(かしこうせん Visible light) 波長: (0.38 ~ 0.78(μm) 人間の目で見える範囲の光で視覚の根源をなすものです。 人間の目は、電磁波の刺激を受けるとその刺激の量や性質に応じて反応できますが、その範囲は限られたもので、太陽が出す電磁波の最…

赤外線とはなにか

赤外線(せきがいせん:infrared rays)は可視光線と電波の間の電磁波(波長0.7μm-1mm)で、可視光線の赤色より波長が長く(周波数が低い)、電波より波長の短い(周波数が高い)電磁波のことで人の目では見ることができません。 赤外線は波長によって近赤外線…

電磁波の伝播と光速とはなにか

マクスウェルの方程式から、電磁場の伝播速度(真空中の光の速度)は次の関係で与えられます。 電磁波の速度を表わす定数 c が光速に一致するという事実により、マクスウェルは光が電磁波の一種であると予言していました。 (この式は真空中の光の速度は定数…

周波数・波長・周期・振幅とはなにか:違いについて解説

電磁波は電界と磁界の強さが周期的に変化する波です。その変化の様子を表現するのに変化の回数や変化の大きさ等についての用語があります。 周波数(しゅはすう frequency)とは1秒間に繰り返す変化(波)の回数をいい単位はヘルツ(Hz)であらわされます…