電磁波の性質

電磁波の回折、反射、透過、減衰について質問です。電磁波は壁などがあると反射、回折するといいますが、波長や遮蔽物によっては回折、反射、透過などが同時に起こったりするものなのですか？

物理の教科書だと反射や回折について書いてあって、工学の教科書だと海水などを通過する際に減衰していく性質について書いてありまして、実際のところはどうなのか知りたいです。

質問者からの補足コメント

• 皆様、分かりやすい回答をありがとうございます。色んな現象の中で、どんな物質が電磁波と関わっているかを考えなくてはならないということですね。
  
  原子と電磁波の相互作用の仕方はあまり理解していませんでしたので、詳しく調べてみたいと思います。

    補足日時：2019/09/18 01:16

No.1 回答者： trajaa 回答日時： 2019/09/16 22:51

はい、周波数によって光の性質に近くなります

高い周波数ほど直進性が増して反射し易く透過しにくくなります
低い周波数は回折し易くなります

海の底に居る原子力潜水艦は海水へも透過する超長波で通信する

衛星放送に使うような高い周波数だと、厚い雨雲で減衰してノイズが乗ったりする

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2019/09/16 23:11

電磁波を通す物質の構造や性質により、それらが複合して起こります。

物理とか工学とかの分野を問わず、電波の性質は基本的には同じですから、
論じるほうが、
どの現象を取り上げているのか、
それをどういう見方をしているのか、
それをどう表現しているのか、
という、視点と言葉遣い、それが違うだけです。

「通過する際に減衰していく性質」というのは、
通過する際に、屈折乱れによる進行方向の変化、不純物による多方面反射や回折、
(これらを、乱反射或いは散乱ともいう)、
これらによる、直進部分の減少のことを言っています。

No.3 回答者： livetolive 回答日時： 2019/09/17 11:13

電磁波のうち光で説明します。

真っ暗な部屋で、衝立のむこうから懐中電灯を衝立に照らすと反対側では光を感じると思います。これが回析です。障子などの薄い紙を使うと障子越しに光を感じますので、これが透過です。

日の入、日の出の時間帯は太陽光がビルの窓に反射してまぶしい時がありますが、これが反射光です。月の光は反射光です。また、緑の葉っぱは緑以外の光を吸収して緑の光だけを反射しているとも言えます。

富士山から100kmぐらい離れて富士山が見える場所で、毎日富士山を見ていると良く晴れて富士山に雲がかかっていないにも関わらず富士山が見えない時があります。これが減衰で、その多くは大気中の水蒸気によるものですが、黄砂の影響で見えなくなることもあり、その時は減衰だけではなく反射の影響も大きいと思います。

No.4 回答者： head1192 回答日時： 2019/09/17 12:55

これは遮蔽物の物性から解説した方がよいと思われます。

といっても難しくは言いません。


遮蔽物はもちろん原子でできています。
その原子は原子核と電子からできています。
その間は何もない、文字どおり真空の空間です。
（電場とかはこの際考えない）

さて、この真空の空間がどのくらいの割合であるか。
電子の軌道雲は、原子核の直径の１万倍程度のところを回っています。
そして原子全体の大きさは、電子の最外殻軌道で定義されます。
つまり原子の構造とは、外殻を電子が占め、中心に原子全体の一万分の一の大きさの原子核があり、それ以外は何もないスカスカの空間、ということになります。
どことなく中心に太陽があり、その周りを非常にまばらに惑星が回っている太陽系空間をほうふつとさせます。

このように原子はスカスカであるというところがポイントになります。

この原子の団体さんに、電磁波が当たります。
原子の世界が太陽系空間にたとえられるとすれば、電磁波とはその太陽系空間に飛び込んでくる流星群です。
ほとんどの電磁波は、スカスカの空間をそのまま通り抜けていってしまいます。
しかしわずかに、原子核や電子に近づく電磁波もあります。
その電磁波は、クーロン力によって反発を受け、角度に応じて跳ね返されたり軌道を曲げられたりします。

金属の場合、表面に自由電子の団体さんがいます。
入ってきた電磁波はすべてこれに進路を阻まれ、跳ね返されていきます。

また、電波や赤い光のような振動数の低い電磁波は、その分原子核や電子に近づく確率も低く、ほとんどそのまま素通りしていくことになります。
一方可視光や紫外線、X線などという振動数の高い電磁波は、その分空間を埋め尽くすように進行してくるので、原子核や電子に近づく確率も高くなります。
原子が巨視的な数となれば、この違いは決定的になります。


こういうことを科学的に記述すると、教科書の文となります。