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電磁波(Electromagnetic Wave)

電磁波は、電場磁場が互いに直交しながら波として伝わる現象である。真空中を光速で進み、エネルギーを運ぶ波動の一種である。電磁波には、赤外線、紫外線、X線、ガンマ線などが存在する。

1. 電磁波の基本構造

  • 電場と磁場の振動:
    • 電磁波は、電場と磁場が互いに直交(90度)して振動し、それらが進行方向とも直交する波である。
  • 波動の性質:
    • 電磁波は、媒質がなくても伝わることが可能である(例: 真空中でも進む)。

2. 電磁波のスペクトル

電磁波は波長や周波数の違いによって分類され、これを電磁スペクトルと呼びます。以下のように分類されます。

種類 波長範囲 主な特徴と例
ラジオ波

>1m> 1 \, \text{m}

無線通信、テレビ放送、ラジオなど。
マイクロ波

1mm〜1m1 \, \text{mm} – 1 \, \text{m} 

電子レンジ、Wi-Fi、レーダー。
赤外線

700nm〜1mm700 \, \text{nm} – 1 \, \text{mm} 

暖房機器、リモコン、熱放射。
可視光線

400nm700nm400 \, \text{nm} – 700 \, \text{nm} 

人間の目で見える光(赤~紫)。
紫外線

10nm〜400nm10 \, \text{nm} – 400 \, \text{nm} 

日焼け、殺菌ランプ。
X線

0.01nm〜10nm0.01 \, \text{nm} – 10 \, \text{nm} 

医療診断、非破壊検査。
ガンマ線

<0.01nm< 0.01 \, \text{nm}

放射性崩壊、高エネルギー現象。

3. 電磁波の性質

3.1 周波数と波長