光の反射

Question

「リンゴが青く見えるのは青だけを反射しているからです」とよく聞きますが、光速でぶつかってくるのになぜリンゴはつぶれないんでしょう？？どんなちっちゃな物でも秒速30万kmでぶつかればかなりいたいと思います。

ht1914 · Accepted Answer

私たちは普通１気圧の大気中で生活しています。空気のあることも１気圧という圧力（１ｃｍ２当たり１ｋｇの重さに相当する力）がかかっていることも感じません。空気は主に窒素と酸素です。ハッキリと質量を持った粒子です。いつも皮膚にぶつかっています。速さは音速よりも少し速いと考えればいいでしょう。感じませんね。
皮膚の強度がそれだけあるとしてもいいでしょう。私たちの感覚器官の感度がそういうものだとしてもかまいません。
今までのご回答に光の運動量とかコンプトン効果とかが書かれています。私たちは光の当たった衝撃を感じることが出来ないのですが空気の分子の当たった衝撃も感じることが出来ません。
２つの場合で運動量はどちらが大きいと思われますか。どれくらい違うと思われますか。
ハッキリとした質量のある空気の分子の衝突の方が衝撃が大きいと予想できますね。だいたいの数字を調べてみます。
光の波長を仮に０．６×１０＾（－６）ｍとします。この光がぶつかってくるときの運動量は１０＾（－２７）［ｋｇｍ／ｓ］ぐらいです。
窒素分子１つの場合、速さを４００ｍ／ｓとすると１０（－２３）［ｋｇｍ／ｓ］です。１万倍違います。空気の分子の衝撃を感じないのですから光の衝撃も感じません。
でも光の場合、波長によっては皮膚の分子が化学反応を起こします。日焼けですね。もっと波長が長いと振動のエネルギーを貰って温かく感じます。
もっとエネルギーが大きいとどうなるでしょう。
レントゲン撮影をやったときにＸ線が当たったということは何も感じませんね。でも体の中を通り抜けていることは確かですね。通り抜けたＸ線がフィルムに当たって像が出来るのですから。　

小柴博士がノーベル賞を貰ったことで有名になったニュートリノという粒子は岩石も通り抜けるということです。当然体の中も通り抜けています。感じていません。

空気の分子の衝突も分子が揃ってぶつかってくると感じます。風が当たると分かります。一つずつの持っているエネルギーや運動量は小さくても揃うと大きくなります。

光も波長によって決まる粒子１つに対応するエネルギーは小さいですが数が揃うと大きくなります。高出力のレーザーでは鉄板を切断することも出来ます。太陽光でもレンズで集めれば融けてしまいます。日光浴で人間が融けてしまわないのは光の粒子の密度が小さいからです。

太陽から来る光のエネルギーは１分間に１ｃｍ２当たり２ｃａｌほどです。これはそれほど大きいとは思えませんね。でも面積が１０ｃｍ２のレンズで１ｍｍ２にしぼったとすると面積当たりのエネルギーは１０００倍になります。これはかなりの熱量です。

tetsumyi · Answer

りんごは相当痛いと思います。
光が当たるとりんご表面を覆っている電子の雲はゆすられて光を出します。（反射）
また、他の光はりんごの中の他の電子や原子核を振動させて温度を上げます。
この結果、地上の物は宇宙内で極めて高温の０度から３０度になっています。

N64 · Answer

すぐにではないと思いますが、長い間光を当てていれば、色が褪せてきたりすると思います。車にワックスを塗らないと、紫外線の影響で塗装がすぐに劣化するそうです。

rabbit_cat · Answer

光にも運動量はあります。コンプトン効果とかで直接確かめられます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%97%E3%83%88%E3%83%B3%E5%8A%B9%E6%9E%9C

で、実際に光がモノにあたると、圧力を受けます。これを放射圧といいます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%94%BE%E5%B0%84%E5%9C%A7

これを直接利用して、宇宙を進もうなんて話もあります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E5%B8%86

busyugi · Answer

例えば質量１ｇの鉄球と質量１００ｋｇの鉄球が同じ速度で自分にぶつかってきた時、どちらが痛いと思いますか？
もちろん１００ｋｇの鉄球です。
物体に与える衝撃は運動量の観点で説明できます。
運動量＝速度×質量
ですので、衝突した際に物体に与える運動量は１００ｋｇの鉄球のほうが大きくなります。
つまり運動量が大きい程、当たった時に痛いと考えてください。
しかし、光は電磁波と呼ばれる波の一種であり、質量はありません。
つまり運動量は０で、リンゴには全くダメージを与えません。
余談になりますが、電磁波はエネルギーをもっていますので、温めることはできます。
例えば電子レンジは強い電磁波を当てて、物を温めています。
電子レンジで温めたからといって、物がつぶれることはありませんよね？

光の反射

私たちは普通１気圧の大気中で生活しています。

りんごは相当痛いと思います。

すぐにではないと思いますが、長い間光を当てていれば、色が褪せてきたりすると思います。

光にも運動量はあります。

例えば質量１ｇの鉄球と質量１００ｋｇの鉄球が同じ速度で自分にぶつかってきた時、どちらが痛いと思いますか？

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