音と光のエネルギー

光と音は、私たちを取り巻く自然について情報を提供する2大手段です。光と音のエネルギーの伝播は、人間の生存に欠かせないものです。光と音のエネルギーに関する研究は、音響学、レーザー技術、電磁場理論など、物理学や工学の様々な分野で広く利用されています。これらの概念を正しく理解することは、関連する分野を理解し、その分野で活躍するために必要不可欠です。今回は、光と音エネルギーとは何か、2つの概念の定義、応用、類似点、そして最後に光と音エネルギーの違いについて説明します。

アコースティックエナジー

音は人間の知覚の主要な方法の一つです。私たちは日々、音と出会っています。音は振動によって発生します。振動の周波数が違えば、音も違う。音源が振動すると、周囲の媒質の分子も振動し始め、時間的に変化する圧力場が形成される。この圧力場は媒質全体に伝搬する。人間の耳などの受音器がこのような圧力場にさらされると、耳の中の膜が音源の周波数に反応して振動する。そして、脳は膜の振動を利用して、音を再現する。当然のことながら、音のエネルギーを伝搬させるには、時間的に変化する圧力場を発生させる媒質が必要である。したがって、音は真空中を移動することはできない。音は、圧力場が媒質中の粒子をエネルギーの進行方向に振動させるため、縦波となる。

光エネルギー

光は電磁波の一種です。電磁波のエネルギーは、その周波数にのみ依存します。光は光子と呼ばれるエネルギーの塊で移動します。これは量子力学で説明されています。光の周波数が一定であれば、それぞれの光子は同じ量のエネルギーを運びます。光の最も重要な点は、伝播するのに媒体を必要としないことです。波は伝播する粒子の内部にあるため、伝播するために外部の媒質を必要としない。真空中の光速は、あらゆる物体が得ることのできる最速の速度である。光が目の神経末端に入射し、神経系で検出されると、入射した光子のエネルギーを持った信号が脳に送られる。その映像を脳内で再現する。