はじめまして。
初歩的な質問で申し訳ないのですが、教えて下さい。
なぜ熱は光よりも波長が長いのでしょうか?困っています、教えて下さい!

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (7件)

一概には言えませんが、熱=赤外線と考えてみるとわかりやすいと


思います。
赤外線も光の一種です。波長の短いほうから、
・・X線・・紫外線・・・可視光・・・赤外線・・・電波・・と
なっていきます。(間の・・・はいろいろ挟まってるということで)

こう考えると、虹の赤色はなぜ紫色よりも後ろ(下)にあるんでしょう?
と同じようなことだと思います。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

このような分野は私の専門外であったため、皆さんから頂きました解答を理解するのが一杯いっぱいでした。しかしながら、波長の短い方からというのは、色々調べてわかりました。お礼が遅くなり、申し訳ありません。

お礼日時:2001/04/26 10:00

creol さんの回答には少し誤解があるようです.



ステファンボルツマン則(Stefan-Boltzman law)
M=σT^4
の式はその通りですが(綴りは Boltzmann ですよ),
M は単位時間単位表面積当たりの放射量です.
σは定数(温度や波長によらない)なので,
Mは絶対温度Tのみで決まり,
波長あるいは周波数の関数ではありません.
温度を決めたときの波長分布はプランクの放射則で与えられていて,
それを全波長について積分したものがステファン・ボルツマン則です.

プランク放射則の示すとおり黒体放射の波長は分布がありますが,
どの波長のあたりが一番多く放射されるかは
プランク放射則のピークを見ればわかります.
これは,ウィーン(Wien)の変位則として知られていて,
放射のエネルギー密度が最大となるような波長Tに反比例します.
温度と電磁放射の波長の関係というなら,Wien の変位則が最も適当です.

したがって,温度が高いものからの放射ほど波長が短い,
ということになります.
No.4 の回答で私が書いたのはそのあたりのことです.

元の質問を,物体が電磁波を放射するという話と解釈することにして,
creol さんの
> 「熱は光よりも波長が長い」は必ずしも成り立ちません。
は論理的にはその通りですが,
常識的には,我々の周辺にある物体からの電磁放射と可視光を比べると
考えるべきでしょう.
私が
> 太陽が放射する電磁波より,赤外線こたつの放射する電磁波の方が
> 波長が長いのです
と書いたのはそういう意味です.

関係した質問と回答が既に
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=33610
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=24426
にあります.
    • good
    • 0

物理専攻の学生(大学院生)です。


皆様の回答によりちょっと混乱してるんですが、なんか書いてみましょう。

質問の「熱は光よりも波長が長い」は必ずしも成り立ちません。
ある条件下、例えばT=5400Kの物体の放射による波長と可視光を比べるとか
具体的な数値を持ち出してで比べると成り立たないことがわかると思います。

熱と光の関係ですが、ステファンボルツマン則(Stefan-Boltzman law)で
M=σT^4
となってます。σは定数、Mは単位面積あたりのエネルギーです。
で、Mは周波数、もしくは波長の関数であるため、
温度により波が発生してることになります。

実際、太陽は光を出してます。元は熱エネルギーですよね。
ですので、熱と光は関係ありますよ。
注ですけど、この式が成り立つのは熱源が黒体輻射であるという前提ですが。

いかがでしょう
    • good
    • 0

蛇足ですが、



人間(動物など)も主に赤外線(熱)を放出してます。これが強烈な紫外線やエックス線だったら大変なことになりますね。エックス線が主だったら高いレントゲン代は払わなくて済む社会になるのかな??
    • good
    • 0

ametsuchi さんも同趣旨のことを書かれていますが,


熱は波動ではありませんので,波長という概念は無意味です.
統計力学の方では熱エネルギーを波長に換算した熱的ド・ブロイ波長と
言うのがありますが,
これは換算上の便宜のためで,熱自体が波長を持っているわけではありません.

物体が赤外線を放射する...,という話なら,
物体の放射する電磁波の波長(正解には,波長の分布)は
その物体の温度によって決まっていて,
温度が高いほど短くなります.

したがって,太陽が放射する電磁波より,赤外線こたつの放射する電磁波の方が
波長が長いのです.
    • good
    • 0

lan-cさんと同じく、熱=赤外線のことと仮定してお話しさせていただきます。


(熱そのものは単に物質の運動エネルギーの多寡にすぎないので、「波長」という概念はありません)

一言でいうと、赤外線(中でもとくに波長の短い近赤外線)が最も物質を構成している原子に働きかけて、
その運動エネルギーを高める(励起する)性質が強い波長を持っているからです。
これより波長が長いと物質を素通りしてしまうものが多いし、また波長が短いものは反射してしまうか、やはり透過してしまう。
物質の構成原子といちばん相互作用しやすい波長が近赤外線だ、ということですね。
    • good
    • 0

熱と光は別物です。



光に波長はありますが、熱と波長は関係ないです。
    • good
    • 0

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q光速度を求める実験について 波長×周波数=速度 の式を用いて…。

光速度を求めるために、波長×周波数=速度の式を使って実験しようと思っていたのですが、周波数を求める実験方法が分かりません。
波長はヤングの干渉実験を用いて実験しています。
(波長の実験は、計算すると波長が15μmになってしまい光の波長にしては大きすぎると思うんです。こちらの実験も何か注意すべき事等教えて下さい!ちなみに、この実験ではレーザーポインターを光源としました。)

周波数を求める実験方法(機械などは使わないでできたら嬉しいです。)と、ヤングの干渉実験についての注意点など、教えて下さい!

Aベストアンサー

現代の定義では、光が1秒間に進む距離は299792458mに確定されているので、1秒を正確に測り、1秒間に振動する回数を正確に測れれば、周波数が決まり、その結果波長が決まります。ただ、それはあとづけで、光速度一定が定義になる前には、波長と周波数の両方を確定する作業が必要なわけで、たとえば、基本的な干渉実験でやりたい!という事になるわけですネ!?

有効数字は、9ケタなどは無理ですから、2ケタくらいが目標でしょうか?おおよそ30万キロm/sくらいになればよいという感じで・・・。

ヤングの干渉では、波長λ、ピンホール間隔D、スクリーンまでの距離L、スクリーンの光軸からの距離をxとしたとき、Mを整数として
D/L=Mλ/x
を満たすところで干渉の明点が現れる・・でしたね。これでλを20倍以上間違える可能性があるとすると・・・

D=5mm
L=1m
λ =0.7μm
くらいでつくったとして
M=1だと、xは140μmですか?? これを正確に測るのは、手作りではチョト難しいですかね?
間違えるのは、M以外に考えにくいですが、どうでしょ?

こうゆ~時は、Mは確定させずに、差分 ΔM/Δx=D/(Lλ)  と微分形式で変化率を考えて
Δxのなかに、干渉明点がいくつあるか?とΔMを数えて、λを求めた方が、いいかもしれませんね。やってみないとわかりませんが・・・・。

さて、周波数はどう測りましょ?
これは難題ですね!

産総研の計量部門のように、多くの干渉光源でヘテロダイン周波数変換の連結をつくって、光の周波数を電波領域まで落とす事ができる組織ならできますし、光COM光源など、周波数を決定調整できる装置を持っている人なら、周波数を決められますが、そんな装置を持ってるなら、ヤングの干渉実験なんかやりませんよね!

光はあきらめて、電波は簡単にコヒーレントなんで、GHz前後の周波数の発信機を基にして、周波数を決めた電波で、アンテナ型の干渉実験をやって、波長を求める方向が良いのでは?と思いますが、それでは面白くないですね。

AOかEOか、ゼーマン効果のどれかを用いて、1つのレーザから、数M~数GHzの微小な周波数差を持つ2つの光をだし、ヤングの干渉では難しいので、マイケルソン干渉計で、2周波数の合成波長から光速を求めるか?でも、機械走査系をつかいたくないという趣旨に反しますし、波長程度の走査ができるくらいなら、ヤングの干渉実験ではやりませんよね~?

がらりとかえて、TOF(飛行時間計測)に行ってしまうのもありですかね~?。半導体レーザをMHzぐらいでON/OFFして、10~100mくらいのところに反射鏡を置いて、光が往復飛ぶのに何秒かかったか?をオシロスコープで測るというやりかたです。これは、当たり前ですが、波長も周波数も関係なく、光速が測れます。

波長を測るのと、周波数を測るのは、似ているようで、実は大きくちがいます。周波数は、15乗の周波数でも、1秒かければ1Hzの分解能で測れますが、波長を15ケタの分解能で測るのは難しいですね。ですから、光の速度を定義で決めてしまい、時間を測れば波長は無視できるようにしてしまうわけです。

現代の定義では、光が1秒間に進む距離は299792458mに確定されているので、1秒を正確に測り、1秒間に振動する回数を正確に測れれば、周波数が決まり、その結果波長が決まります。ただ、それはあとづけで、光速度一定が定義になる前には、波長と周波数の両方を確定する作業が必要なわけで、たとえば、基本的な干渉実験でやりたい!という事になるわけですネ!?

有効数字は、9ケタなどは無理ですから、2ケタくらいが目標でしょうか?おおよそ30万キロm/sくらいになればよいという感じで・・・。

ヤング...続きを読む

Q組織内での可視光の実効光路長

500nm付近の実効光路長がどのようになっているのかがわかりません。
810nmと500nmの入射光強度を等しくしたときどちらのほうが実効光路長が長いのでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 自分は専門ではありませんが、仕事でその関係の商品を扱ったことがあるのでお答えさせていただきます。的を得ていない答えだったらすみません。 
 ご質問の意味を、810nmと500nmの光では、どちらがより組織内で長く届くか?ということだとすると、810nmだとおもいます。散乱の影響を受にくいからです。ちなみに810nmだと可視光から微妙に外れていますね。

Q周波数差Δωを波長差Δλに変換する式

レーザーの線幅などは、よく周波数差Δωで表されていますが、
これを波長差Δλに変換するにはどう計算すればよいのでしょうか?

単純に考えると、ω1=c/λ1、ω2=c/λ2(ω1>ω2)として
Δω=ω1-ω2=c(λ2-λ1)/(λ1×λ2)
Δλ=λ2-λ1=Δω×(λ1×λ2)/c
となり、λ1とλ2が分からなければΔλが計算できないというおかしな結果になってしまいます。

とてつもなく無知な質問をしているかもしれませんが、
ご教授お願いします。

Aベストアンサー

Δω だけしか分からないときはΔλ は求められません。
ω0 ≡ ( ω1 + ω2 )/2 と定義したとき、Δω << ω0 ならば、Δλ ≒ c*( Δω/ω0 ) となります。
つまり、Δω から Δλ を計算するには、ω0 が分かっている必要があります。

ω0 ≡ ( ω1 + ω2 )/2 、Δω ≡ ω1 - ω2 と定義すれば、
   ω1 = ω0 + Δω/2、ω2 = ω0 - Δω/2
が成り立ちます。なぜなら、この定義から
   ω1 - ω2 = ( ω0 + Δω/2 ) - ( ω0 - Δω/2 ) = Δω
   ( ω1 + ω2 )/2 = ω0
となるからです。

したがって、λ1 = c/ω1、λ2 = c/ω2 なので
   Δλ ≡ λ2 - λ1
       = c/ω2 - c/ω1
       = c*( 1/ω2 - 1/ω1 )
       = c*{ 1/( ω0 - Δω/2 ) -1/(ω0 + Δω/2 ) }
       = c*Δω/{ ω0^2 - ( Δω/2 )^2 }
       = c*( Δω/ω0 )/[ 1 - { Δω/( 2*ω0 ) }^2 ]
となります。 Δω << ω0 ならば、 1 - { Δω/( 2*ω0 ) }^2 ≒ 1 なので
   Δλ ≒ c*( Δω/ω0 )

Δω だけしか分からないときはΔλ は求められません。
ω0 ≡ ( ω1 + ω2 )/2 と定義したとき、Δω << ω0 ならば、Δλ ≒ c*( Δω/ω0 ) となります。
つまり、Δω から Δλ を計算するには、ω0 が分かっている必要があります。

ω0 ≡ ( ω1 + ω2 )/2 、Δω ≡ ω1 - ω2 と定義すれば、
   ω1 = ω0 + Δω/2、ω2 = ω0 - Δω/2
が成り立ちます。なぜなら、この定義から
   ω1 - ω2 = ( ω0 + Δω/2 ) - ( ω0 - Δω/2 ) = Δω
   ( ω1 + ω2 )/2 = ω0
となるからです。

したがって、λ1 = c/ω1、λ2 = c/ω2 なので
  ...続きを読む

Q光ファイバのゼロ分散波長について

 単一モード光ファイバにあるゼロ分散波長は1.3μm付近の波長で起こる。とあるのですが、どう解釈したらいいでしょうか。 波長が1.3μmの波を伝送すると、一番分散が少なく、歪もなく、高速伝送が可能であるということでしょうか?

Aベストアンサー

その通りです 大分前に(20年位)f 特性グラフを見た事があります

ロスが最低波長帯です その他の特性については記憶が定かではありませんが

Q屈折率と波長と周波数の関係について

はじめまして。
ちょっと困っているので助けてください。

屈折率は入射光の波長に依存しますよね?
一般的な傾向として、波長が長くなると
屈折率は小さくなりますよね?
それで、このことを式で説明しようとしたんですが、

屈折率は真空の光速と媒質中の光速の比なので、
n=c/v
媒質中の光の速度、位相速度は
v=fλ
で、周波数と波長に依存します。

ところが!波長と周波数は逆数の関係なので、
この二つの式を使ってしまうと
屈折率が波長に依存しないことになってしまうのです・・・。
どうかこのあたりの説明をおしえてくださいませんか。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

ekisyouさん、改めまして初めまして。
ご指摘のようにfとνは全く同じものです。同じ物理量に異なる文字を使ってしまったのは私のミスです、申し訳ありませんでした。また「振動数」「周波数」の二つの言い方を用いましたがこれもどちらでも同じことです。ekisyouさんのこれまでのお考えで正しいです。

前回の回答をもう一度正しく書くと
--------
n=c/v
が屈折率の定義そのものである。真空中の光速cは不変であるからnが波長(または周波数)依存性を持つとしたら媒質中の光速vが周波数依存性を持つことになる。従ってこの式は周波数をfとして
n=c/v(f)
と表すべきものである。
二番目の式
v(f)=fλ
で、vに周波数依存性があることを考えるとfとλは厳密な反比例な関係でない。
--------
となります。大変失礼を致しました。

なお上記の式だけからでは「赤い光の方が紫の光より屈折率が小さくなる理由」は絶対に出てきません。
その理由を説明するためにはどうしても電場中での媒質の分極を考える必要があります。屈折の原因は既にご承知とのことですので、あとはその部分の理解を深めて頂くのみです。
(1)光が媒質中を通過する場合、周囲の媒質を分極させながら進む。
(2)可視光線の範囲であれば、周波数が高くなるほど分極の影響により光は進みにくくなる。
(3)(2)により光の速度が落ちる、ということは即ち屈折率が上がる、ということである。

(2)ですが、共振現象とのアナロジーで考えれば分かりやすいと思います。いまある物体を天井からひもで釣るし、それにさらに紐を付けて手で揺らすこととします。(A)ごくゆっくり揺らす場合は手にはほとんど力はかけなくて済みます。(B )ところが揺らす周期を短くするとだんだんと力が要るようになります。(C)さらに周期を短くして共振周波数に達すると急に力は要らなくなります。(D)そしてさらに揺らす周期を短くしようとすると、あたかもその錘に引張られるような感覚を受けます。(E)そしてさらにずっと周期を短くすると、錘はまったく動かずに錘と手を結んでいる紐だけが振動するようになります。
可視光線はちょうどこの中で(B)の領域になります。すなわち周波数を高くすると、それにつれて周囲の分極があたかも「粘り着く」ようになり、そのために媒質中の光の速度が落ちるのです。(もっとも、「粘り着く」なんて学問的な表現じゃないですね。レポートや論文でこんな表現をしたら怒られそう・・・)

こんな説明でよろしいでしょうか。

参考となりそうなページ:

「光の分散と光学定数の測定」
http://exciton.phys.s.u-tokyo.ac.jp/hikari/section2.htm
同、講義ノート(pdfでダウンロード)
http://exciton.phys.s.u-tokyo.ac.jp/kouginote/opt2k.html

"Kiki's Science Message Board" この中の質問[270]
http://www.hyper-net.ne.jp/bbs/mbspro/pt.cgi?room=janeway

過去の議論例(既にご覧になっているかと思いますが)
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=140630

ekisyouさん、改めまして初めまして。
ご指摘のようにfとνは全く同じものです。同じ物理量に異なる文字を使ってしまったのは私のミスです、申し訳ありませんでした。また「振動数」「周波数」の二つの言い方を用いましたがこれもどちらでも同じことです。ekisyouさんのこれまでのお考えで正しいです。

前回の回答をもう一度正しく書くと
--------
n=c/v
が屈折率の定義そのものである。真空中の光速cは不変であるからnが波長(または周波数)依存性を持つとしたら媒質中の光速vが周波数依存性を持つことにな...続きを読む

Q波長380ナノメートルの光

波長380ナノメートルの光というのは身の回りでいうとどれぐらいの光になるのでしょうか?
ローソクの明かりぐらいとか?????豆電球ぐらいとか?????

Aベストアンサー

> 波長380ナノメートルの光

波長の違いは人の目には大雑把に言って色の違いに見えます。
380nm というと可視光(波長 400nm~780nm の範囲)外で、
紫外線の領域に入ってるようなので
人の目には殆ど感じないと思います。

http://www.kiriya-chem.co.jp/q&a/q03.html

Q波長は変わるが周波数は変わらない…だと?

波は屈折したあと、波長は変わるけど周波数は変わらない。音波も、気温が下がると波長は短くなるけど周波数は変わらない。
1、なぜでしょうか??2、周波数は変わるけど波長は同じ場合はないのでしょうか?
救いの手をよろしくお願いします。

Aベストアンサー

 進行波の中のある定点での波の振動を考えてください。
 この点での振動は、進行波の速度に無関係で、一定の周波数で振動しています。
 波長が変化するのは、進行波の速度の影響を受けるからです。

 波長が一定で周波数が変化する例は思いつきません。

Q熱化科学方程式の反応熱の燃焼熱で

熱化科学の反応熱の燃焼熱・・・1モル物質が完全燃焼するときに発生する反応熱で
参考書の例に:C+O2=CO2+394kj
とありました。
  水素の場合だと以上の式を立てた場合の式といたしまして
  どんな式になるのでしょうか?
   よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

水素1molの燃焼熱
H2+(1/2)O2=H2O+286kJ
なお生成物のH2Oは後ろにカッコをつけて液体なのか気体なのかを書きます。
特に指示が無いときは液体とすることになっています。

水蒸気の場合は水の蒸発熱が44kJだから
H2+(1/2)O2=H2O(液)+286kJ
H2O(液)=H2O(気)-44kJ
なのでヘスの法則から
H2+(1/2)O2=H2O(気)+242kJ
となります。

余談ですが、生成物の水は
学問的には液体として表すことが多いのですが、
実務的には加熱しているのに液体であることはほぼあり得ないので普通水蒸気として計算します。

Q周波数と波長の定義

周波数(f)と波長(l)の積は光速(c)になるわけですが、これが媒質中の場合はどのようになるのでしょうか?
つまり屈折率がnとすると媒質中の光速はncになるわけですが、これは周波数がn倍になったのか、それとも波長がn倍になったのかどちらなのでしょうか?

Aベストアンサー

参考資料を探してきました。
http://www15.wind.ne.jp/~Glauben_leben/Buturi/Hadou/Hadoubase6.htm
15-1反射・屈折の下の方、質問1とその回答をご覧になってください。

参考URL:http://www15.wind.ne.jp/~Glauben_leben/Buturi/Hadou/Hadoubase6.htm

Q光=熱?

別の質問#3492での回答で

>白は光を吸収しにくいために温度が上がりにくくて燃えにくいということです

ちょっとこの回答に疑問を感じました。
燃え難い、燃えやすいは光を吸収ではなく熱を吸収しやすいか、そうでないかの問題だと思ったもので再度ここで質問としてとりあげました。

Aベストアンサー

御返事ありがとうございます。

ここで、遠赤外線は、熱であり、また光(赤外線)
であると言う、両方の解釈が出来ます。

熱のみであれば受信出来ません。
(赤外線写真、サーモグラフ映像)

また、熱でなければ、蚊は動物の温度のみを感知して
正確に吸血出来ません。

エネルギーと言う解釈は釈然としないとは思います。
直射、放射、輻射、伝導、で太陽熱は地球を暖めています。
赤外域から紫外域までエネルギーは存在します。
熱は、反射、輻射、伝導で伝わります。

光と熱との解釈が違うのだと思います。
光を熱エネルギーの塊と解釈したのでしょう。

逆に、詳細に、燃焼に到達するジュール熱エネルギーを解釈する。
優れた考え方だと思います。


人気Q&Aランキング