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物質の中を伝わるのは理解しやすいですが、物質が何も無いのに、なぜ電磁波などは伝わるのでしょうか?

A 回答 (7件)

電磁場が真空に存在できるから、電磁場が真空の性質の一部だから


というのが直接的な説明なのかもしれません。

釈迦に説法かも知れませんが、ちょっと経緯を説明すると

ニュートンは真空には何もないものと頑なに信じ、遠隔作用と光の粒子説を提唱しました。
これが一時期の物理を席巻したのですが、ファラデーが提唱した近接作用や
ホイヘンスらによる光の波動説、近接作用に基づくマックスウェルによる電磁場方程式の提唱と
ヘルツによる電磁波の存在の立証で、遠隔作用と粒子説は敗れ去ります。

しょうがないので今度は、この電磁場が存在するための媒質として、
未知の物質エーテルの存在が信じられたのですが、
マイケルソン・モーレー等の実験で、これの存在も怪しくなり、現在では、
真空に直接媒体を介さずに電磁場が存在できることを、長い年月を得て、物理学者も
ようやくしぶしぶ認めたわけです。

何故という問いに対する明確な答えはありません。
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この回答へのお礼

何もない所を伝わるというのは何とも掴み所が無いですね。

お礼日時:2013/09/12 19:25

古典的な説明では電界、磁界が相互に波として真空中で起きて伝わると考えられてきましたが、これでは相対性理論と矛盾しますし、真空中で電流が流れないのに磁場が発生するはずがありません。



現代の考え方として、電場は重力場と同じように電場の歪が空間に発生すると言う方が良いようです。
ただし、波長に反比例した広がりを持つ方向性のある歪となります。
伝わると言うより、空間を越えて電磁誘導が発生すると言った方が正しい理解となります。
真空中の電磁波に始点、終点以外の中間はありません。
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電磁波を星の光や太陽光線として考えれば判りやすいでしょう。


星の光や太陽光線はさえぎるものがないかぎりどんな遠方にも伝わることは
直感的に理解できると思います。
途中にさえぎる物質がない真空では、光が伝わることにとってはむしろ好条件
とさえ言えます。

光を含めて電磁波とは、磁界と電界が磁力や電気力を高速度に向きを変える
ことで発生します。つまり電磁波とは変動電磁界と言い換えられます。

電界とは、化学繊維やセルロイドの下敷きを摩擦すると帯電して周りに吸引力
や反発力を発生する場をいいます。
プラスの電極からマイナスの電極に向かって電位差に比例した仮想の電気力
線と呼ぶものが通ります。このような電気による力の及ぶ範囲を電界と呼び、
弱まりながら光の速度で遠くに伝わります。

磁界とは、永久磁石が鉄などの磁性体を引きつけ、あるいは反発し合う力を
発生する場をいいます。
磁石のN極からS極に向かって磁力に比例した仮想の磁力線というものが通
ります。このような磁石による力の及ぶ範囲を磁界と呼び、弱まりながら光の
速度で遠くに伝わります。

光のほか熱(赤外線)や電波、X線やガンマー線も含めて原理的には全て同じ
電磁波の仲間です。
ただしそれらの間で周波数が桁違いに異なり、伝達経路に物質が存在すると
遮られて届かなくなるか、弱まりながらも通り抜けるかという違いを生じます。
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光も電磁波の一種で、真空中でも伝わる。

真空中とて量子(光子等)で満たされている。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E5%AD%90
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物質が何もなくても、電場と磁場があります。



電場と磁場(電界と磁界が出来る場)を伝わるから「電磁波」って言うのです。

太陽と地球の間は真空でも、電場と磁場があるので、太陽からの電磁波(紫外線、赤外線、可視光線など)は地球に届きます。

電荷を持った電子が動くと、その周囲に磁界が発生します。発生した磁界により、その周囲に電界が発生します。発生した電界により、その周囲に磁界が発生します。以下、連鎖的に電界と磁界が発生して広がっていくのが「電磁波」です。
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現代物理は「なぜ?」という問いかけは禁句のことが多いです。


単に、「こういう条件で○○な原因を作ったら、△△という結果が得られた」という観測結果やその方程式を求めています。
「なぜ電磁波が伝わるか?」という問いかけには、現代物理の教科書とか方程式などで回答することもありえますけど、たぶん、質問者さんの求めるような回答は誰もできない気がします。
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とってもおおざっぱな説明ですが、



まず、アンテナに交流電流を流すと、電磁石の原理で(フレミングの法則)そのまわりに、交流と同じ形(S,Nがすばやく交代する)の磁気(磁界)ができます。
変化する磁気があると、そのまわりに、電流(電界)が発生します。
その電界によって、また、磁界が発生します。
ということを繰り返して、磁界と電界が交互に発生して、波のように伝わっていきます。
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