【疑問】電波も光もX線も、全部「電磁波」ってほんま？何が違うん【物理】

電子レンジのマイクロ波も、ラジオの電波も、目に見える光も、レントゲンのX線も、全部電磁波って聞いた
同じものには思えんのやけど

＞＞1
どれも電場と磁場の振動が伝わっていく波で、真空中では同じ速さ（光速、約 $3.00\times 10^8$ m/s）で進む
違うのは、波長（波1つ分の長さ）と、それと裏表の関係にある振動数だけ

＞＞2
裏表ってのは？

＞＞3
速さ＝振動数×波長

速さ $c$ が同じやから、振動数 $f$ が大きいほど、波長 $\lambda$ は短い

＞＞4
電子レンジで計算して

＞＞5
電子レンジは $2.45$ GHz（1秒に $2.45\times 10^9$ 回の振動）を使うものが多い

約12cm

＞＞6
FMラジオは？

＞＞7
FMラジオの周波数は国によって違うけど、$100$ MHz なら $3.00\times 10^8/(1.00\times 10^8)=3.00$ m

波長の長いほうから並べると？

＞＞9
だいたいこう。境目はおおよそで、分野によって少しずれたり重なったりする
電波（波長がおよそ0.1mmより長い。マイクロ波もこの仲間）→ 赤外線（約0.78μm〜1mm）→ 可視光（約0.38〜0.78μm）→ 紫外線（約10〜380nm）→ X線 → ガンマ線

＞＞10
X線とガンマ線の境目は？

＞＞11
波長の範囲は重なってて、どこから出たかで呼び分けることが多い。原子核から出るのがガンマ線、原子核の外の電子の動きから出るのがX線

同じ電磁波やのに、紫外線では日焼けして、目に見える光ではせえへんのはなんで

＞＞13
電磁波は、エネルギーを光子という粒の単位でやりとりする。光子1個のエネルギーは振動数に比例する

$h$ はプランク定数（約 $6.63\times 10^{-34}$ J·s）。波長が短いほど、1粒のエネルギーが大きい

＞＞14
数字で比べたい

＞＞15
電子ボルト（eV）で出すと、$hc\approx 1240$ eV·nm やから、$\lambda$ を nm で入れて $E\approx 1240/\lambda$
緑の光（500nm）で約2.5eV、紫外線（300nm）で約4.1eV、電子レンジ（12cm $=1.2\times 10^8$ nm）で約 $1\times 10^{-5}$ eV

＞＞16
4.1と2.5って、そんなに違わんやん

＞＞17
分子の結びつきを切ったり組みかえたりするのに要るエネルギーが、ちょうど数eVのあたりにある。紫外線の光子は、1個で DNA などの分子に変化を起こせる
可視光の光子は、ほとんどがそこまで届かない。浴びる量を増やしても、1粒のエネルギーは増えないから、同じことは起きにくい

＞＞16
電子レンジのマイクロ波は1粒がそんなに小さいのに、なんで食べ物が温まるん

＞＞19
1粒で分子をこわすんじゃなくて、水の分子をゆさぶって温めてる。水の分子は電気の偏り（プラスの側とマイナスの側）があって、振動する電場に合わせて向きを変えようとする
その動きが周りの分子とぶつかって熱になる。たくさんの光子のエネルギーを、熱として足し合わせてる

目に見えるのが、約0.38〜0.78μm の範囲だけなのはなんで

＞＞21
目の中で光を受ける細胞の色素が、その範囲の光子で反応するようにできてるから
太陽の光のエネルギーも、約半分がこの範囲に入ってる

全部同じ速さの同じ波で、違うのは波長だけ。短いほど1粒のエネルギーが大きい、やな