光の波長と温度上昇に付いて

赤～青までの光を分光器やプリズムで作り、水に当てて温度上昇を調べようと思うのですが、どの色の光を当てれば最も温度が高くなりますか？ 理由とともにおねがいします。

No.1 回答者： CC_T 回答日時： 2011/12/13 11:01

素人考えで、後の回答でツッコミ頂くやもしれませんが。

とりあえずエネルギー保存則から言って、光を当てて水の温度が上がるのは、光が水に吸収される際に光のエネルギーが熱に代わる、というイメージでしょうね。
であれば、
(1)何色の光（どの波長）が水に吸収されやすいのか（逆を言うとどの波長は反射・透過しやすいか）
(2)元の白色光にどの波長の光がどれほどの割合で含まれているのか（光すなわち電磁波の強度）
という(2)かを検証すれば良さそうです。

(1)について、まず可視光のうち、青に近い色は除外ですね。水に吸収されずに最も深くまで届くからこそ、水底が青く見えるわけですから。反対に、赤は吸収されやすい。深いめに住む魚の色が赤黒いのは、それが水底では目立たない色ってことですね。
このように、青色を頂点として、青より波長の短い紫側、青より波長の長い赤側に向かってそれぞれ水に吸収されやすくなるという傾向を示します。
中高生レベルであれば赤は吸収されやすく青は吸収されにくいという暗記レベルの理解でいいでしょうが、この現象には水分子の振動や水に含まれる不純物の影響が関わってきますので、詳細については「水・光・吸収係数」といった項目で検索して参考されることをお勧めします。

(2)については現実に計ってみるほかありませんね。
ちなみに地上に届く太陽光に含まれるのは青～緑系の割合がちょっと高いです（赤系は空気中の水、すなわち水蒸気や雲に吸収されていきますからね）。


という事で、同程度の強度であれば紫・藍・青・緑・黄・橙・赤の７色の中では赤い光が一番水温が上がりやすいでしょう。

人体もその構成物質のほとんどが水。遠赤外線、赤外線といった赤色光よりさらに波長の長い電磁波をよく吸収するから、暖房器具にはその辺の波長を出すヒーターがよく使われてるわけですね。
逆に水槽の照明や、スーパーの生鮮食品の陳列棚など、明るくしたいが温度上昇は避けたいという場合には赤～黄系の光強度を抑えた青系の照明が好まれているのではないでしょうか。
そのへんまで突っ込んで調べてみると、レポートとして面白いものができると思います。