電磁波と電磁波スペクトル

電磁波と電磁波スペクトルは、電磁波理論の中で広く使われている概念である。これらの分野で頭角を現すには、これらの現象をきちんと理解することが不可欠です。今回は、電磁波と電磁波スペクトルの定義、類似点、相違点を紹介します。

電磁波

電磁波は、マクスウェルによって初めて提唱された。これは、後にハインリッヒ・ヘルツが確認し、初めて電磁波を発生させることに成功した。マクスウェルは、電磁波の波形を導き出し、その速度の予測に成功した。この波の速度が光速の実験値と等しいことから、マクスウェルは、光は電磁波の一種であると提唱したのである。電磁波には電場と磁場があり、電場は互いに垂直、磁場は波の伝搬方向に垂直な方向に振動する。真空中では、すべての電磁波は同じ速度を持っています。電磁波の周波数は、それが蓄えるエネルギー量を決定する。その後、量子力学によって、この波が実は波のパケットであることが示されました。このパケットのエネルギーは、波の周波数に依存します。これにより、物質の波動と粒子の二重性という分野が切り開かれた。これで、電磁波は波と粒子として見ることができることがわかった。物体は、絶対零度以上の温度では、さまざまな波長の電磁波を放射する。エネルギー、すなわち放出される光子の最大数は、体温に依存する。

電磁波スペクトル

電磁波はそのエネルギーによっていくつかの領域に分けられる。X線、紫外線、赤外線、可視光線、電波などはその一部である。私たちが見ているものはすべて、電磁波の可視領域によるものです。スペクトルは、電磁波のエネルギーに対する強さをグラフにしたものです。エネルギーは、波長や周波数で表すこともできます。連続スペクトルは、選択された領域のすべての波長が強度を持つスペクトルである。完全な白色光は、可視域の連続したスペクトルである。実際には、完全な連続スペクトルを得ることはほとんど不可能であることに留意しなければならない。吸収スペクトルは、連続スペクトルがある物質を通過した後に得られるスペクトルである。発光スペクトルは、電子励起後の吸収スペクトルから連続スペクトルを除去して得られるスペクトルである。吸収・発光スペクトルは、物質の化学組成を知る上で非常に有効です。物質の吸収スペクトルや発光スペクトルは、その物質固有のものである。