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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!

A 回答 (7件)

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.
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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
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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??
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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.
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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。
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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。
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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

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。
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