青空は波長の短い光が散乱するからだそうですが、
波長の短い電磁波の方が強いエネルギーを持っているのですよね?
なぜ、エネルギーの強い波長の光の方が大気中の微粒子に反射して、
その逆は起こらないのでしょう?
 また、朝夕は赤みがさすのは、突き抜ける大気の層が厚くなるので、
長い波長の光しか届かなくなるからだそうですが、
なぜエネルギーの弱い光である赤の方が遠くまで届くのでしょう?

 よろしくお願いします。

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A 回答 (3件)

”電磁波のエネルギー”って”フォトン1個のエネルギー”のことを意味しているのでしょうか。

そうすると、フォトン1個のエネルギーは
E=hv=プランク定数×周波数
ですから、確かに波長の短い方が大きいです。

”電磁波のエネルギー”と”フォトンエネルギー”は混同しやすいのですが、一言に”電磁波のエネルギー”っていうと、波動のエネルギーのことです。すなわち、電場の振幅の自乗に比例します。
物質の光吸収では、バンドギャップに相当する振動数のフォトンが吸収されるので、光子を単位にして考えることが必要になります。
電磁波エネルギーP、周波数vの電磁波中の、フォトンの個数Nは、次式のように求まります。
N=P/E=P/(hv)=[電磁波のエネルギー]/[フォトン1個のエネルギー]
ってなかんじです。
例えば、波長400nmと800nmのレーザー光が両方とも1Wのパワー(電磁波のエネルギー)を持っていたら、フォトンの個数は、800nmの光の方が2倍多くなります。

で、質問では、エネルギーの弱い光(赤側)の方が大気を通り抜けやすいのはなぜか?ということです。今は、光吸収の話はしていませんので、フォトンエネルギーは基本的に関係ないです。ここで重要なのは、あくまで波長です。
ご存じの通り、短波長の電磁波の方が散乱を受けやすいので、やっぱり長波長の光が透過しやすいのです。
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この回答へのお礼

 有難うございました、下の3行以外の部分は私の頭では難しいのですが、
波長が長い方が、散乱しにくく遠くまで届く…
なるほど、AMラジオとFMラジオの違いと同じですね!

 ところで、「どちて坊や」で申し訳ないのですが、
なぜ、波長が短いと散乱しやすく、長いと散乱しにくいか、
というのは解明されているのでしょうか?

お礼日時:2001/03/02 01:34

下記のサイトに行ってみて下さい。

きっと分かりますよ。

参考URL:http://webclub.kcom.ne.jp/ma/horizon/science/sky …
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この回答へのお礼

有難うございました。とても判りやすかったです。
レイリー散乱!

お礼日時:2001/03/02 01:28

貴方の疑問のマッチしますかどうか。


過去に「夕陽はどうしてあかい」という質問がありました。
下記にリンクします。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=41988
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この回答へのお礼

すみません、物理の項しか過去ログチェックしませんでした。
有難うございました。

お礼日時:2001/03/02 01:24

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Aベストアンサー

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ちなみに、この質問は物理系です。(色の変化や光の反射などのカテゴリー内でしょう)

Aベストアンサー

 答えは#1の方の回答どおりですが。

 次のように考えてみましょう。
 まず、空が青く見えることに疑問があるなら、黄色では?それとも緑なら不思議に思わないですか? やっぱり疑問ですよね。
 つまり、本来ならこういうふうに見えるはずなのに、青く見えるのはどうしてか?ということになると思います。では、本来ならどのように見えると思いますか?

 これは丁度、夜間に輝く街灯のようになるのではないでしょうか。
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 これが本来の不思議ではない見え方でしょう。それなのに青く見えるのはどうしてかと考えていくと解決の糸口が見えてきます。

 次ぎは大気です。地球は大気(空気)が取り巻いています。大気自体が青いのでしょうか?違いますよね。もし、大気自体が青いなら、昼間遠くまで景色が見えることはありませんし、毎日が青い霧がかかったようになるはずです。つまり大気は透明ということです。

 しかし、太陽が昇と青くなる。そして朝と夕方は赤くなり、夜は透明になるという現象は、やはり太陽と大気に何か関係がありそうです。
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 今度は青く見える、ということはどういうことか考えてみましょう。
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 では太陽の青い光が空の色になるのはどうしてか?を解決すれば良いわけです。
 もう一度大気を考えましょう。大気中には細かいチリが多く存在します。細かいといっても顕微鏡で見えるくらいの大きさです。一方、光は波の性質を持っており、波長が短いほど障害物を通過できません。ということは、波長の短い青い光が大気中の細かいチリを透過できずに散乱され、この散乱された青い光が空の色となって見えることになります。
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 簡単な書き方ですが、概要はこんな理由です。

 答えは#1の方の回答どおりですが。

 次のように考えてみましょう。
 まず、空が青く見えることに疑問があるなら、黄色では?それとも緑なら不思議に思わないですか? やっぱり疑問ですよね。
 つまり、本来ならこういうふうに見えるはずなのに、青く見えるのはどうしてか?ということになると思います。では、本来ならどのように見えると思いますか?

 これは丁度、夜間に輝く街灯のようになるのではないでしょうか。
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夕焼けの色というのは、つまりはゴミの色なのでしょうか?

Aベストアンサー

1) 夕焼けの科学とのことですね。 答えは光散乱(light scattering) 現象 によります。
2) 夕焼け、朝焼け、空の青いのも光散乱現象によるものです。
3) 100年以上前にイギリスのRayleigh 氏がその現象を科学的に説明し、Rayleigh Scattering
(ライレイ スキャタリング) として、物理、高分子分野で知られています。
4) 太陽光 (赤(長波長)、橙、黄、緑、青、藍、紫(短波長)) が空気圏内で空気分子(窒素、酸素、CO2, 水蒸気)などと数え切れない程の光散乱が起こって、その光散乱(光方向から90度方向)強度は波長の4
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6) 空の青いのも光散乱現象で、直射光でなく、散乱光を見ているわけです。
7) Google > 光散乱、 light scattering を見ると、さらに詳しく?

1) 夕焼けの科学とのことですね。 答えは光散乱(light scattering) 現象 によります。
2) 夕焼け、朝焼け、空の青いのも光散乱現象によるものです。
3) 100年以上前にイギリスのRayleigh 氏がその現象を科学的に説明し、Rayleigh Scattering
(ライレイ スキャタリング) として、物理、高分子分野で知られています。
4) 太陽光 (赤(長波長)、橙、黄、緑、青、藍、紫(短波長)) が空気圏内で空気分子(窒素、酸素、CO2, 水蒸気)などと数え切れない程の光散乱が起こって、その光散乱(光方向から90度方向)強度は波長の4...続きを読む

Q光(電磁波)の波長の倍数と上限

光(電磁波)の波長の倍数と上限

今、光の基本波長c=30万km(近似値)を一本の
弦と見た場合その半分、そのまた半分、また半分.
...限りなく半分の波長にそれぞれ音でいうところ
の倍音(ハーモニクス)が現れ飛び飛びの大きなエ
ネルギーが現れる気がしますが...

光(電磁波)でも λ=1/2c、1/4c...以降限りなく
のところにそのような傾向があるものですか?

また波長λがhまで短くなるとE=hc/λからE=cとなり
ますが、hが素量であればそれ以上の光のエネルギ
ーは無し(上限)ですか?

Aベストアンサー

何か誤解されているかと思います。
cは光速であり,基本波長ではありません。

波長λと周波数νを用いて光速は次のようにかけます。

c=λν

つまり,波長は自由に取ることが可能です。
現に1Hz以下の電磁波も考えることができ
そのとき波長は数値的にはcを越えます。

QF値とは

学生のときにF値は焦点距離÷レンズの口径と習いました。
10年間デジカメをさわっていてF値の計算がおかしいのでは
と常々おもっていました。

例えばfinepixA340は焦点距離38mm~114mm、F値は2.8~4.8です。
http://kakaku.com/spec/00500810615/

焦点距離÷レンズの口径でレンズの口径は変化しませんから
上記で焦点距離が3倍になればF値も3倍になるはずですが、意に反して4.8です。

最初は記載ミスくらいに考えていたのですがどのデジカメもこんな調子で
どうも私の思っているF値の式と違うようです。
ひょっとしてデジカメのF値の求め方って違うやり方で求めますか?

Aベストアンサー

http://www.nikon.co.jp/main/jpn/feelnikon/discovery/workshop/kumon/06j.htm

3倍でも、長さが3倍という事は面積比(つまり光量)では3*3の9倍という事。

よって、4.8÷√3≒2.8
という事では?
※専門家の解説を待ちます

つーか、このF値クラスのカメラって多いですね。

Q中学理科で光の正体は電磁波で、色の違いは波長の違いと勉強しましたが腑に落ちない点があります。

中学理科で光の正体は電磁波で、色の違いは波長の違いと勉強しましたが、腑に落ちない点があります。

例えば、部屋の本棚が茶色である時に、

茶色である本棚から茶色の波長の電磁波が出ているということでしょうか?

本棚からある一定の波長の電磁波出ているというのは、直感的に腑に落ちません。

もちろん、光源は部屋の蛍光灯ですが、蛍光灯の種類に関係なく本棚は茶色なのでやはり本棚から電磁波が出ているのでしょうか?

Aベストアンサー

>色の違いは波長の違いと勉強しましたが

大筋はそうなのですが、色=波長 ではないのです。

人間の目、網膜上には 赤付近の波長に主に反応する視細胞、緑付近の波長に主に反応する視細胞、
青付近の波長に主に反応する視細胞の3種類の視細胞があります。

人間の脳は、この3種類の視細胞の出力の「割合」を見て、色を判断しているのです。

例えば、長い波長である「赤」の光と、短い波長である「青」の光を「混合」したもの
が目に入ると、赤と青の視細胞が反応し、脳は紫色を感じ取ります。

新たに紫色の波長の光が生じるのではなく、赤と青の2つの波長の光の混合が
紫に見えるという点に注意してください。

つまりまとめると、様々な波長を混合した光が3種類の視細胞にはいり、
その結果である3種類の視細胞の出力の割合が色なのです。

なので、

>茶色である本棚から茶色の波長の電磁波が出ているということでしょうか?

は誤り。

太陽光や、蛍光灯の光は単一の波長の光ではなく、たくさんの波長の光の混合です。
ものに光が反射すると、光の波長により反射率がことなるため、
反射光の光の波長の混合の仕方は元の光とは変わります。

その結果、視細胞の出力の割合が変わり、様々な色に見えるのです。

>色の違いは波長の違いと勉強しましたが

大筋はそうなのですが、色=波長 ではないのです。

人間の目、網膜上には 赤付近の波長に主に反応する視細胞、緑付近の波長に主に反応する視細胞、
青付近の波長に主に反応する視細胞の3種類の視細胞があります。

人間の脳は、この3種類の視細胞の出力の「割合」を見て、色を判断しているのです。

例えば、長い波長である「赤」の光と、短い波長である「青」の光を「混合」したもの
が目に入ると、赤と青の視細胞が反応し、脳は紫色を感じ取ります。

新たに紫色の波長...続きを読む

Q可変NDフィルターとAF

光量調整用として可変NDフィルターを購入しようと考えてますが、可変NDフィルターって、簡単に言えば2枚の偏光板の角度を変えることにより、濃度を変更させるものですよね?

で、デジイチなどのAFは位相差検出方式なので、通常のPLフィルターでは誤測距する場合があるため、C-PLを用いますが、市販されている(特に安価な中国製などの)可変NDフィルターは円偏光板を用いていないと思われます。ということは、可変NDフィルターは位相差検出方式のAFカメラでは使用できないということでしょうか?

どう考えても、デジイチ用レンズと思われるフィルター径が62mmとか72mmなどの可変NDフィルターも販売されているようですが、デジイチで可変NDフィルターを使用されている方、AF時に支障は起きてないでしょうか?

Aベストアンサー

>URLを拝見しましたが、AFの誤測距などについては触れられておりませんですね。
問題無いということなのでしょうか?

リニア偏光フィルターを使っても、コントラスト検出方式だと問題なし、位相差検出方式でも位相差の方向と偏光が直角に交わる時にAF誤作動を起こすと言う事です。。

それより、安い製品は、減光の度合いを上げると、露出不足で無いにも関わらず全体に薄暗くなり、色味も変化しているのが見て取れます。
つまり、AF問題以前に、実用に供さない製品だと言う事です。

Qレイリー散乱・散乱した太陽光が目に届く過程

 空が青い理由がレイリー散乱だということを知りました。太陽光が大気中で散乱され、波長の短いものほど散乱されやすいので青色となって空は見えるというものでした。

 「人間の目に見える」ということは、見えているものから光が出ている、又は反射された光が目に入ってきてそこで初めて見えるそうです。散乱するということは、文字通り散らばるということですがそれならば人間の目に入らない光が出てきてしまい、むしろ波長の長い赤色の光がより目に入り赤い空として見えるのでは?と思ったのです。

 また上の疑問と矛盾しますが、昼間の太陽を直接みると太陽は白いですよね。あれは青の光ががたくさん散乱された光を見ているということでしょうか?

Aベストアンサー

こんばんは。

なるほど。素朴な疑問ですよね。いい質問だと思います。


>>>
散乱するということは、文字通り散らばるということですがそれならば人間の目に入らない光が出てきてしまい、むしろ波長の長い赤色の光がより目に入り赤い空として見えるのでは?と思ったのです。

仮に、青い光が散乱ではなく吸収されるのであれば、真っ昼間の空でも赤くなります。
しかし、散乱ですので、そうはなりません。

              ◎ ←太陽



ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ



              ●  ←人間
              大

・太陽から点Aに届いた青い光は、点Aで様々な方向に散乱され、その一部が人間に向かってきます。ですから、人間には点Aが青色に見えます。
・太陽から点Bに届いた青い光は、点Bで様々な方向に散乱され、その一部が人間に向かってきます。ですから、人間には点Bが青色に見えます。
・太陽から点Cに届いた青い光は、点Cで様々な方向に散乱され、その一部が人間に向かってきます。ですから、人間には点Cが青色に見えます。
・・・・・・・
・太陽から点Zに届いた青い光は、点Zで様々な方向に散乱され、その一部が人間に向かってきます。ですから、人間には点Zが青色に見えます。

というわけで、昼の空は全体的に青く見えるのでした。



>>>
また上の疑問と矛盾しますが、昼間の太陽を直接みると太陽は白いですよね。あれは青の光ががたくさん散乱された光を見ているということでしょうか?

太陽に真っ直ぐの経路(上の図ではMとかNの辺り)についての話になりますね。
点Mや点Nでも青い光は散乱され、色々な方向へ向かいます。
よって、太陽に真っ直ぐな経路だけを考えると、元々の太陽光から青い光を引き算した光・色が、太陽の色になります。
つまり、太陽の光は散乱によって、元の白色よりは黄ばんだ色になっているんです。

こんばんは。

なるほど。素朴な疑問ですよね。いい質問だと思います。


>>>
散乱するということは、文字通り散らばるということですがそれならば人間の目に入らない光が出てきてしまい、むしろ波長の長い赤色の光がより目に入り赤い空として見えるのでは?と思ったのです。

仮に、青い光が散乱ではなく吸収されるのであれば、真っ昼間の空でも赤くなります。
しかし、散乱ですので、そうはなりません。

              ◎ ←太陽



ABCDEFGHIJKLMNOPQRST...続きを読む


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