機械波と電磁波

物理学で議論されてきた波動には、機械波と電磁波がある。機械波は、振動などの機械的作用によって発生する波です。電磁波は、電場と磁場が振動することによって発生する波です。どちらの波も、電磁気学、波と振動、光学、音響学など、さまざまな分野を理解する上で重要である。今回は、機械波と電磁波とは何か、その定義、機械波と電磁波の応用、両者の類似点、そして最後に機械波と電磁波の違いについて説明します。

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「光は実は電磁波である」とも提唱したのである。

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。絶対零度以上の温度に置かれた物体は、さまざまな波長の電磁波を放射する。最大数の光子が放出するエネルギーは、物体の温度によって異なる。

機械的波動

機械波は、機械的な処理によって発生する波である。音波、海洋波、衝撃波などの波は、機械的な波の一例である。すべての機械的な波は、伝播するために媒質を必要とします。機械波のエネルギーは、波の振幅に依存します。

機械的な波にはいくつかの性質があります。これらの特性のうち最も重要なものは、速度、振幅周波数、波長である。ここで、vは波の速さ、fは周波数、λは波長である。