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光の粒子説を説明するにあたって 光の波長と光の強さという言葉が出てくるが 光の強さとは
どのようなものなのでしょうか、また その強弱を起こすにはどうすればいいのでしょうか。
よく 遠くの 星まで電波を飛ばすといいますが 普通の波と どこが違うから遠くまで行けるのでしょうか。

A 回答 (5件)

>光の強さとはどのようなものなのでしょうか


光の強さとは、「単位面積(1平方メートルなど)を単位時間(1秒など)内に通過する光のエネルギー」です。単位は#4さんがお書きになったように、W/m^2です (W/cm^2を使うこともあります) W(ワット)はエネルギーを時間で割った単位です。
さて、光は粒子の性質と波のを併せ持っています。粒子で光の強さを表すときは、光子1個が持つエネルギー(プランク定数と周波数の積; hν)と単位面積)を単位時間内に通過する光子の個数Nの積になります:つまり光の強度I=Nhν。 波として考える場合、波のエネルギーは振幅Eの2乗ですが、波は正弦波で振動していますから振動の1周期で平均して、I=(E^2)/2となります。粒子性と波動性の現れ方はザックリいうと、弱い光のときや原子との相互作用が問題になるときは粒子としての性質が現れます。
>その強弱を起こすにはどうすればいいのでしょうか
光源の強さを変える。光路の途中に変調器(シャター、フィルター、光電光学素子、音響光学素子など)を挿入します。
>普通の波と どこが違うから遠くまで行ける
普通の波とは何を指すのかわかりませんが、星まで届かせるために光ではなくなぜ電波(マイクロ波)を使うのか?という問いでしたら。星間物質による吸収が少ないからです。光や電波の吸収は原子や分子のエネルギー構造によって決まっています。遠くまで飛ばすにはパラボラアンテナやレンズで波の伝わる方向を平行にしなければなりませんが、回折効果によって広がってゆきます(これは、仕方がない)。回折効果は波長が短いほど、アンテナやレンズの口径が大きいほど、小さくなります。現在、一番大きな口径は、実効的な口径ですが地球の直径です。
もし普通に波というのが、音波などを指すのでしたら、伝える媒質(空気や物)が無いからです。電波は空気や物がなくでも伝わりますが、それは真空の性質だからとだけ答えておきましょう。
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一番の基本は放射照度


単位時間に単位面積を通過する光のエネルギー
単位は W/m^2

後、光の強弱のつけ方とかは光源によって
遣り方が違うけど、基本光源に食わせる
エネルギーを加減するだけだよ。

星まで飛ばすには、パラボラアンテナで方向を絞り
目的値方向の放射照度を上げる。
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一定面積を一定時間に通過する粒子の個数です。


個数が多い=強い、個数が少ない=弱い
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通常の「波動」としての光であれば「波の振幅」であり、「光電効果」などで「光量子」として扱う場合には「光量子の数」です。



1個の光量子の持つエネルギーは
 E = hν (h:プランクの定数、ν:光の振動数)
で表されます。
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光の強さの単位はcd(カンデラ)で眩しさです。

波長と比較すれば波の強さは振幅になります。
普通の波は媒介物質(音なら空気など、波なら水や海水)が必要ですが、電波には媒介物質は必要ありません。
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