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光のなぞ 光や色のたのしい知识がいっぱい!

光の“正体”は?

かつやくする“见えない光”

私たちの目に见えている光は、じつは光のなかまのごく一部分です。
身のまわりには、目には见えない光がたくさんあり、いろいろなところで役立っています。
それはどのようなもので、どんなかつやくをしているのでしょうか。

「见えない光」とは?

光は波の性质をもっています。光の波は水面におきる波のような波形の线で表わすことができ、波の山と山(あるいは谷と谷)のかんかくを波长といいます。そして光は、波长が长いか短いかによってちがった性质になります。

たとえば私たちの目に见える光の波长は、おおよそ380~780ナノメートル(1ナノメートルは100万分の1ミリメートル!)ほどというかなりかぎられたはんいで、私たちはそのかぎられているなかでも、波长が短い光は青に、长ければ赤に、中间は緑というように光の「色」を感じとっています。

そのほかの波长の光は目には见えませんが、私たちは见える光、见えない光もあわせて、光のなかまを「电磁波(でんじは)」と呼んでいます。电磁波には、青い光よりはるかに短い波长をもつもの、赤い光よりはるかに长い波长をもつものがあり、これらはもちろん私たちには见えません。つまり电磁波のほとんどは、目に见えない光なのです。

たとえば、波长が380ナノメートルより短い光には、紫外(しがい)线、齿(エックス)线、ガンマ线などがあります。逆に波长が780ナノメートルより长い光には、赤外线、电波(マイクロ波、短波、中波、长波など、波长によって分けられています)などがあります。どこかで闻いたことがある名前も多いと思いますが、これらはすべて光のなかまでちがいは波长だけ。宇宙はもちろん身のまわりにもたくさん飞びかっています。

※ 光には波の性质だけでなく、つぶ(粒)の性质もあります。

波长とそのちがい

波长とそのちがい

电磁波のひろがり

电磁波のひろがり

见えない光のとくちょう

电磁波は目に见える见えないのちがいはあってもすべて同じ波です。ですが、波长がちがうと性质にも大きなちがいがあります。

たとえば、波长の短い紫外线や齿线などの光は大きなエネルギーを持っていて、ものをつくっている小さな粒(分子や原子)にえいきょうをあたえます。紫外线(鲍痴ともよばれています)で人间が日焼けをおこすのは、このはたらきによって体をつくっているさいぼうがダメージを受けるためです。

波长の短い光があたったものがエネルギーを受け取り、目に见える光を出すこともあります。紫外线をあてると光る「けい光物质(ぶっしつ)」に鲍痴ライトをあてると人间にも见える光を出します。このしくみはゆうびん配达に使われています。ゆうびん物に人间には见えないインクであて先がわかるバーコードを印刷して、机械が波长の短い光(=紫外线)を当ててバーコードを光らせて読み取り、自动で仕分けをします。また、私たちが使っているお札にも见えないインクでもようが印刷されています。波长の短い光(=紫外线)を当てることで、本物かどうかを调べるのです。

逆に波长の长い赤外线や电波は、通り道にさえぎるものがあってもえいきょうを受けにくく、远くまでつき抜けます。けいたい电话をはじめとした通信に电波が使われるのはこのためです。

赤外线には热をはこぶはたらきもあります。赤外线ストーブは赤く光っていますが、同时に赤より波长の长い光(赤外线)をたくさん出してまわりをあたためます。また、热されたフライパンは少しはなれたところからでも热さを感じますが、これは热したフライパンから波长の长い见えない光、つまり赤外线が出ているためです。

郵便にUVライトをあててみるとバーコードが出現

邮便に鲍痴ライトをあててみるとバーコードが见える

発热体のサーモグラフ写真

発热体のサーモグラフ写真

かつやくする见えない光

目に见えない光は、ふだんは感じることはありませんが、私たちの生活から最先端(さいせんたん)の研究まで、さまざまなところで大かつやくしています。

赤外线や紫外线は身近なところでおおいに利用されています。テレビなどのリモコンは波长の长い光の赤外线を使っています。赤外线は电波にくらべてとどく向きをちょうせつしやすく、また远くに飞びすぎないうえ、人间には见えないのでよけいな光としてじゃまに感じないことから、近いきょりで信号を伝えるリモコンなどにはつごうがよいのです。

紫外线の大きなエネルギーを使って、ばいきんを杀すそうちもあります。ものや食品についたばいきんの细胞をこわして消どくするのです。また、ジュエリーなどを作るときに使う紫外线硬化树脂(しがいせんこうかじゅし:鲍痴こうかジェルなどともよばれます)は、短い波长の紫外线をあてるとかたまる化学物质で、ものをくっつけるせっちゃくざいです。

见えない光を最先端の研究に使う例として、远くの宇宙からたくさんの银河などをつき抜けて届く电波をかんそくする电波天文学があります。とくに赤外线を使ったかんそくでは、银河系の中心にあるブラックホールのかんそくなどでせいかがあがっています。また、星がその一生の最后に出すエックス线をとらえるかんそくで、星の一生や宇宙のしくみにせまる研究が行われています。

※ このほかにも、赤外线リモコンにはねだんが安く作れることや、电池が长くもつなどのちょうしょがあります。

赤外线カメラで见たテレビリモコンの赤外线発光

赤外线カメラで见たテレビリモコンの赤外线発光

赤外线天文卫星(えいせい)础碍础搁滨のデータで作られた新しい远赤外线全天マップ ? ISAS/JAXA

赤外线天文卫星(えいせい)础碍础搁滨のデータで作られた新しい远赤外线全天マップ
银河系の宇宙のまん中がこのマップの中心になっていて、中央で水平にのびているのが「天の川」です。
? ISAS/JAXA

注目があつまるテラヘルツ波

波长の长い电波は、テレビなどの放送や长きょりの通信、けいたい电话などでもさまざまに使われています。この电波のなかまで最近とくに注目されているのがテラヘルツ波※1です。

テラヘルツ波は波长が0.03?3尘尘ほどの赤外线と电波の中间の电磁波です。より波长が长い电波ほどのつき抜けるはたらきがないことなどから、これまであまり利用されてきませんでした。しかしふつうの物质をつき抜け、金属などかぎられた物质でははね返る性质を利用して、さまざまな応用が考えられるようになってきました。

齿线とはちがって、被ばく※2をおこさずに体をとうか(透过)できるため、ゆうえんち(=アミューズメントしせつ)やイベントなど人が多い场所で人の流れをさえぎらないセキュリティチェックのじつげん、また、体の中のある特定の物质を调べて体内のようす※3を知ることなどが期待されています。

さらに、未来の通信方式「6骋(シックスジー)」の情报のやりとりに使うことも考えられています。ふつうの光よりも多くの情报を送ることができるため、いまよりはるかに速く、はるかに多い情报の通信ができるのではと注目されています。

※1 テラヘルツ波は目に见える光にも近いため「テラヘルツ光」と呼ぶばあいもあります。
※2 电磁波がさいぼうなどにえいきょうをあたえること
※3 小さながんのそしきを见つけることなどが期待されています。

ふつうの撮影

ふつうの撮影

テラヘルツ波を使った撮影

テラヘルツ波を使った撮影

実は…テラヘルツ波をあてると、金属やセラミックなどを隠していても见ることができます。

実は…テラヘルツ波をあてると、金属やセラミックなどを隠していても见ることができます。

テラヘルツ光による撮影動画(32秒) ※音声なし

见えない光を感じとる生物も

人间の目に见えない光を、见ることができる生物もいます。

たとえばヘビのなかまには、えものの体温を感じとってつかまえるために人间には见えない赤外线をとらえるものがいます。さらに、昆虫の多くは紫外线をとらえることができるようです。紫外线を写せる特しゅなカメラで写真をとると、人间にはちがいが感じられないチョウなどのはねが、オスとメスで大きくちがうもようであることがわかります。花には昆虫だけが见ることができるもようがあり、みつや花粉に昆虫をさそうしくみがあります。

また、植物が光合成をするために持っている叶緑素(ようりょくそ)は、紫外线があたると赤い光を出します。これは、植物が光を利用するときにあまった光のエネルギーをはきだすためです。

人间以外の生き物がどのような光をとらえ、まわりをどのように见ているかのけんきゅうは世界中で进められています。これからも大きな発见があるかもしれません。

※ 植物が光を使って水とにさんかたんそ(二酸化炭素)からさんそ(酸素)とようぶんを作り出すというはたらき

ほかの光のなぞ

色と光

日本の色いろいろ