私達人間がひかりと言っっている物体の正体を知っている方教えて下さい。地球上の生物は太陽光を含めたひ

Question

私達人間がひかりと言っっている物体の正体を知っている方教えて下さい。
地球上の生物は太陽光を含めたひかりというものによって全てのモノを認識しています。その存在を、色を、形を。そしてそれが認識出来るのは光がそれぞれに反射してその光を眼球が吸収し、脳が認識する事で生物は見えています。認識出来ています。
しかしそのひかりと言っているものも原子レベルで言えば物質のひとつだという事を知った時、ひかりって一体どんなものなんだろうと思っていました。
この事について詳しい方、分かりやすく且つちょっとだけ深い内容で教えて下さい。
お願い致します。

sactaro04230601 · Accepted Answer

お礼を読んで

そうですね。
目以外で感じるとなると、熱でしょうか。

先ほど黒体放射の話で、物体は温度によって光を出しており、赤外線という波長が長い光から高温になにつれ波長が短い光まで出るという話を書きました。

じつは逆に、赤外線(中でも波長が長い遠赤外線)を受けると、受けた物質の温度が上がるという現象があります。
ですから太陽の光や電熱器の光を受けて温かみを感じたら、それは光のエネルギーを受け取っているのだと言えます。

遠赤外線が出ることを押している調理器具などがありますがあれは何を言いたいのかというと、火で直接炙るのは火がある場所の空気(正確にはプラズマ)の温度でお肉などを焼いているのですが、温めたもの→遠赤外線→お肉というように、間に光をワンクッション置くことによって加熱のされ方が違うということを言いたいのです。

また、私たちが利用している酸素も、植物が光合成をして二酸化炭素から作ったものですが、光合成のエネルギー源には赤と青紫色の波長の光が使われます。
原子の地球で光合成が行われる前までは、酸素というものは存在しませんでした。
酸素は光合成で植物が二酸化炭素から炭素を取り出して体を構成する物質を作った時の老廃物だったのです。
ところが酸素が多くなりすぎて「毒」としての作用が強くなってきた結果、耐性ができ、さらにその化学変化を起こしやすい性質をエネルギー源として利用するものが現れました。
それが私たちの遠いご先祖様です。
ということで実は私たちが何気なく吸って利用しているこの空気も光のエネルギーを使って生み出されているのです。

間接的ですが、たとえ闇の中にいても自分が生きていること自体が光がもたらしたものだと思うと何かロマンがありますよね。

puyo3155 · Answer

哲学的な批評してる暇があるなら勉強しなさいな、と忠告しているだけです。

すでに多くの回答が出ており、それを理解することが質問の解決であり、それらの回答のベースとなる物理の基礎を学ぶだけのことです。

なおサイトのルールでもありますが、ここは討議サイトでも、質問者の家庭教師サイトでもないので、最初の質問が理解出来たら質問はクローズです。

新しい疑問が生まれたら、自分の理解を詳細に説明した上で、わからないことを具体的に再度質問してくださいね。

puyo3155 · Answer

何を言っているかよくわからん。物理学は出来上がった学問なんてとんでもない。全てはその時点で最も確からしい永遠の仮説です。
新たな疑問に行く前に、きちんと勉強することが必要で、それもせずにバカな質問繰り返すことは、許されない愚行です。無知を知ったら謙虚に学ぶ、ただそれだけです。

puyo3155 · Answer

光は物質ではありません。電磁波です。あのラジオの電波や、携帯の電波と同じですが、人間の目に映る一定の波長のものを可視光といい、可視光のことを狭義の光と言います。量子論をでいえば、電磁気力を伝える、光子という素粒子ですが、ここでは難しくなるので、忘れましょう。

さて、物質の色についても少し誤解があるかもしれません。我々が普通、物質の色だと思っているのは、太陽の光（いろいろな波長の光が混じっている）のうち、物質に吸収されずに反射した光の合成です。つまり、太陽の光から吸収された残りものを見ているのですね。電灯の下、蛍光灯の下で、本来の色が変わる・・・といいますが、間違っています。物質の色に本来はありません。当たる光の性質と、原子の吸収・反射の度合いによって、色が決まるのです。蛍光灯と当てたときの色、太陽光をあてたときの色というのが正しいのです。

また、炎のように、みずから光を出すものは、光を出さない物質の色とは別の意味になります。

物質が、光を吸収したり、反射したり、発光したりするのは、量子論を勉強すればくわしくわかりますが、簡単に言えば、物質の原子の構造によって、安定するエネルギーのレベルがいろいろ生じて、その中を、エネルギーが行きかうことで、そういう現象が起きます。

kagiyo8 · Answer

光は、電磁波です。個人差はありますが、波長が380nm～780nm程度の電磁波が人間の目に入ったとき、錐体細胞がそれを感知して光と認識します。錐体細胞では捉えられない程の暗さであれば、桿体細胞の出番となります。ただし桿体細胞は色を認識しません(人間の目は、明るい場所ではカラー、暗い場所ではモノクロです。

GOMΛFU · Answer

原子の電子はトビトビの軌道半径を持っている。「ボーアの原子模型」
原子は元素や分子によって色が異なる。
光を吸収すると低い方から高い方に、放出するときは高い方から低い方に移動する。

cyototu · Answer

No.4のお礼に関連して。

まだ解っていないことはいくらでもありますし、これからもいくらでも出てきます。しかし、先ほども説明したように、物理学は常に以前の理論を内部に包含するように拡張して進歩しているのです。

ニュートン力学は量子力学に内包され、また、相対論にも内包されています。ですから、ニュートン力学しか知られていなかった時代にニュートンの法則から得られる計算結果と実験や観測と比べてみて正しいとされた現象を、その後発見された新しい力学である、相対論的量子力学を使って計算しても同じ結果になるように、相対論も量子力学もできています。ですから、まだ解らないことが発見されたからといって、今までの理論が間違っていたとはならないように物理学の体系は出来上がってきたのです。

だから、物理学が他の学問と比べて信用ができるのです。もし、新しい事実を発見した結果、以前の理論が間違っていたとなってしまったら、これからどんなに進歩しても、ある時にある新しい事実が発見されてしまったら、今までの理論は間違っていたと言うことになってしまい、毎回「ご破算で願いましては」となってしまいます。その結果、今までの物理学の主張が信用できなくなってしまいます。

人類の歴史を振り返ってみると、物理学はまさにこの拡張という形態を踏みながら進歩してきたことが確認できます。ですから、現在の物理学で正しいとされたことは、今後どんなに新しい理論が発見されても、やはり正しいのです。しかし、いつの時代でも、その時代の物理学の適用限界を越えてその現象の説明をすることはできません。その適用限界を超えたものの説明には、今までの理論を内包する新たな理論が必要になってくるのです。

他の学問では、しばしば、前の理論が間違っていたので、それを修正するという形で進歩してきました。その点が、物理学は他の学問とは際立って違うところです。修正して進歩する限り、その学問の主張はいつまでたって信用できません。なぜなら、今信用できると思っている理論でも、何か新しいことが発見されてしまったら、もやは信用できないことになってしまいますから。

キーワードは、
　　「物理学は拡張によって進歩してきた」
しかし、
　　「他の学問は修正によって進歩してきた」
です。

sactaro04230601 · Answer

お礼を読んで

光には物質のとしての核はありません。

光は「波」です。

海の波や空気の波である音と一緒で、それ自体を構成するものはありません。

質問者さんの疑問は、「海の波に元素はあるのですか？」とか「音に元素はあるのですか？」という問いと同等で、答えは単純に「ありません」となります。

海の波も音も、それを伝える「媒質」はありますが、波として物質があるわけではありませんよね？
物質の揺れが伝わっていくものが「波」です。

光の場合は物質が直接動くのではなく、電気が起きると磁気が起き、磁気が起きると電気が起きるという法則から「電気」「磁気」「電気」「磁気」・・・・と交互に揺れています。
光そのものに構成する物質があるわけではありません。

ただし普通の波と違い、光の場合少し特殊で、「粒子としての動き」も見せるので「光子」という名前で疑似的な説明をしています。
が、光子という物質があるかというとそういうわけではなく、説明のためにつけられた名前(概念)です。

cyototu · Answer

No.2のお礼に関して、

>結局の所、まだ分かっていないという所なんでしょうか？

いいえ、現在の物理学で光に関しては完全に解っています。

また、物理学の発展は常に、前の説の修正で書き換えらてきたのではなくて、前の説を包含するように拡張して発達してきたのです。ですから、今後、どんなに新しい現象が発見されて、新しい理論ができても、その新しい理論を今までの理論で説明できているものに当てはめてみると、今までの理論と完全に同じ答えが出るようになっているのです。そう言う意味で、もうすでに光に関しては完全に解ってしまっているのです。

ところが、素粒子などの世界では、まだ知られていない物質の形態があり得る。その未知な状況を記述するのに、物理学では光に関して完成された理論体系を雛形にして、その新しい形態を記述する研究が行われているのです。

sactaro04230601 · Answer

NO.2さんへのお礼をみて。

質問者さんは、太陽光とそれ以外の光が別のものだと思っているようですが、基本は同じものだということを覚えておいてください。
すべて「電磁波」と呼ばれる波の一種です。
簡単に言えば極小の中を電気と磁力が交互に起こり伝わっていくものです(高校で誘導電流とか電気磁石とか習いましたが近い仕組みが交互に起こっています)。

ただし光には波長(波の周期、大波小波みたいなもの)というものがあり、この波長が違うと人間の目には違う色に見えます。
太陽光にはさまざまな波長の光が混ざっており、これがきれいに分かれて並んで見えるのが「虹」というものです。
よく虹の7色として表現される「赤橙黄緑青藍紫(「せきとうおうりょくせいらんし」と覚えます)」は人間の可視光線を7つに分けたものです(ちなみのその外もあり、赤より長い波長を「赤外線」、短い波長を「紫外線」と呼んでいます)。

赤色が一番波長が長く、紫が一番波長が短くなっており、その波長が変わると人間には違う色に見えます。

ただし、人間の目が波長をそのままとらえているかというとそうではなく、人間の目には3色のセンサーしかありません。
人間にあるのは「赤緑青」の三色です。
といっても赤のセンサーが赤しか見えないかというとそうではなく、赤色に一番反応するだけで、黄色や緑にも少し反応します。
ですから、黄色の波長の光が来たときは「赤」と「緑」のセンサーが反応するので人間には「黄色」に見えます。
すべての光が来ると全部のセンサーが反応し、「白」く見えます。

これを応用したのがテレビやパソコンの画面で、拡大すると赤と緑と青の光が並んでいて、これを人間の目が見ると、同じ場所で「センサーに反応させる」ことで色々な色を再現しています。

ロウソクの灯りや物を燃やした光は「黒体放射」と呼ばれるもので、温度を持つ物質が光を発することからできています。
もちろん人間からも光は発せられていますが、低温だと波長が長い「赤外線」しか発せず、高温になればなるほど短い波長「も」でます。これを利用したのが「サーモグラフィ」です。
温度によって出る波長が違うので、それを感知すると温度が推定できるというものです。
ロウソクの光が赤っぽいのは熱くなってはいても、紫が出るほど高温ではないので、「白」にはなれないのです。

LEDや蛍光灯などもテレビと同じ仕組みをつかっており、太陽光と違って「ほぼすべての波長」を含んでいる「白」ではなく、「人間のセンサーがすべて反応する色の組み合わせ」でできています。

逆に物にあたった光がいろいろな色で見えるのは、ものには「吸収スペクトル」と呼ばれる「吸収してしまう波長」があり、その色が欠けると人間の目のセンサーでの反応が変わり、白以外の色に見えます。

長々と書いてしまいましたが、最後に簡単にまとめると
・光自体は太陽も人工光もすべて同じ仕組み出てきている
・違って見えるのは波長が違う
・人間の目はすべての波長を直接感じているわけでなく、3つのセンサーの組み合わせでできている
・人工光はそれを利用して波長の組合せで白を作っている
・ものがいろいろな色に見えるのはそのものが吸収する波長があるため
という感じですかね。

文章で書いてもわかりにくいと思いますので、「分光器」というものを調べてもらって、実際に手にすることができたらさらにわかりやすいかもしれません。

私達人間がひかりと言っっている物体の正体を知っている方教えて下さい。 地球上の生物は太陽光を含めたひ

お礼を読んで

哲学的な批評してる暇があるなら勉強しなさいな、と忠告しているだけです。

何を言っているかよくわからん。

光は物質ではありません。

光は、電磁波です。

原子の電子はトビトビの軌道半径を持っている。

No.4のお礼に関連して。

お礼を読んで

No.2のお礼に関して、

NO.2さんへのお礼をみて。

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