ネットが遅くてイライラしてない!?

高校物理の教科書には、色別に波長の長さが書いてありますが、
何故赤っぽい光ほど波長が長いのかという説明が一切ありません。
波長の測定原理も書いてありません。

プリズムでの分光から赤っぽい光ほど屈折率が小さいことから
屈折の法則などの式をいろいろ立ててみても、どうも説明が
つきません。

プリズム中の光は赤い光ほど屈折率が小さいことから、赤い光ほど
プリズム中を進む速さが速いことはホイヘンスの原理によってわかります。
そのあとどう考えればいいのか、教えていただけますでしょうか?

よろしくお願いいたします。

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A 回答 (7件)

赤いから波長が長い、ではなく、長い波長が赤く見える。

と言うことです。

プリズムの話はタブン意味がない。
そのことが赤い光が波長が長いことの根拠にはなりません。

物事の始まりと結果を取り違えないこと。
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ガラスの屈折率は、ガラスの分極の共鳴


周波数が紫外にあるため、周波数に対し理論的に右肩上がりになります。
#紫外にある共振のピークに向って屈折率は大きくなります。
このためあまり曲がらない光の波長は大きいといえます。

光の波長の測定ですが、分光器を使うのがお手軽かと。
原理は回折格子による回折角度の違いです。
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 プリズムでは赤い光が屈折が少なく、青い光が屈折が大きいですね。



 ところで、大勢が整列して歩いているとき、カーブや角で曲がると内側の人ほど歩くのを遅くすることになります。光の屈折も同じことなんです。曲がる方向の内側ほど光の速度が遅くなります。

 光もガラスや水の中では速度が遅くなります。これは、光が進むときにガラスや水の分子と衝突しつつ進むため、減速するからなんです(ミクロでみるとちょっとややこしいことが起こっていますが割愛)。衝突の度合いなんですが、波であるため波長が短いほど、ガラスや水の分子とぶつかる回数が増えます。同じ距離を進んでも、波長が短いほど揺れる回数が多いからです。

 そのため、波長が短いほどガラスや水の中で遅くなり、屈折も大きくなります。プリズムでの屈折をみると、屈折が大きいのが赤い光、小さいのが青い光であったので、赤い光は波長が長いという推論が成り立ちます。このことは、全く別の方面、例えば温度と発する光の色の関係の観測結果とも傾向が一致します。
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細かいけど


屈折率は光に対してじゃなくて
光が通る物質に対してです
赤色光が屈折率が低いわけではないです。
赤色光が超波長だからプリズムの屈折率が小さくなります。


屈折の法則
n'/n=λ/λ'=v/v'=sinθ/sinθ'
プリズム中で速くなる
プリズム中で波長長くなる
角度が小さくなる
で実験結果と照らし合わせれば良いのでは?

ヤングの実験
白色光でやると
中心は白
中心付近紫~青
外側赤
Δx=lλ/d
λが大きいほど中心から外側へ

回折格子
dsinθ=nλ
λが大きい程θ大きい
=外側

白色光の干渉で考えると実験結果と理論から
赤=長波長とわかります。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。ヤングの実験や回折格子においてはわかりました。
No1さんのニュートンリングについてもわかりました。
ただし屈折の法則がちょっとわかりません。
n'/n=λ/λ'=v/v'=sinθ/sinθ'

例えば(赤い光の波長)>(青い光の波長) を導こうとするとき、
プリズムに入射する前の波長もそれぞれ異なっているわけで
一つプリズムの実験と実質屈折の法則だけでは導けませんよね?
入射角度をいろいろ変えて実験をすれば、導けるかもしれませんが…

お礼日時:2014/07/25 14:24

なぜ赤っぽい光ほど波長が長いのか、という質問の答えは物理というよりもむしろ生物、人間の視覚の特徴なのです。

つまり、赤っぽい光が波長が長いというより、波長が長い光を赤っぽくとらえる、ということです。
人間の目には長い波長の光を感じる組織と中間の波長を感じる組織と短い波長を感じる組織の3種類の受光組織があります。
長い光を感じる組織が赤に、中間の波長を感じる組織が緑に、短い波長を感じる組織が青に脳内で信号処理されます。
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>何故赤っぽい光ほど波長が長いのかという説明が一切ありません


なぜなら説明の必要がないからです。

例えば色素を使って紫を作るとき、青と赤を混ぜます。
ですから普通の色彩感覚で言えば、紫の方が青より赤っぽいということになり、赤っぽいほど波長が長いと仰る質問者さまの主張と矛盾します。

赤外線も同様ですね。
赤より波長が長いにもかかわらず、ヒトは赤外線を赤より赤っぽいと認識することができません。

つまり波長が長いほど赤っぽいという質問者さまの理解が間違っているのです。
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単色光でのニュートンリング(ニュートン環)を実験・観察すれば、可視光線の中では赤色の波長が長い側だと、目で見てわかるでしょう。



ニュートン環 - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8B%E3%83%A5% …
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この回答へのお礼

ありがとうございます。なるほど、ニュートンリングの実験で
単色光の波長が求められますね。

お礼日時:2014/07/25 14:27

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そして
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例えば水の中を通過するときは短い方が通過しやすいとか

Aベストアンサー

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波長が長いと音とか振動とか身近なものになりますね。
波長が短い=エネルギー大
波長が長い=エネルギー小
と言えると思います。

Q波長と光のエネルギー

光のエネルギーは

E=hν=hc/λで表され、

波長が短い程、エネルギーが大きくなるのは
知識としては知っているのですが、
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御存知なら、よい専門書も教えていただけると助かります。

よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

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自乗平均を計算すると周波数の項が消える事でおわかりになるでしょう。

疑問を解くためには、量子力学を勉強して欲しいです。
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以下補足です。
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ご質問への直接の答えにはなっていませんが、量子力学の世界を古典力学で解釈する事には限界(古典論の適用範囲)があります。

Q光の屈折率について

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理由が問題集に書かれていないのですが、難しい証明が必要なのでしょうか。でしたらたぶん理解できないので、簡単に教えて頂けたらうれしいです。

Aベストアンサー

まず、一般にはご質問の通り短波長側で屈折率か高くなる傾向にあります。可視光に透明であるガラス材料などでは特殊な場合を除いて当てはまります。が、それはすべての物質に当てはまるというわけではありません。中には逆になる場合もあります。
理由は物質の吸収が関係しています。
吸収については、他の方からの質問があり、そこに回答していますのでご参照下さい。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=598512

さて、吸収が短波長側にあるとき、短波長側の屈折率が高くなる理由について簡単に述べます。
そもそも屈折率というのは、物質が光を吸収して再度放出するときの時間的な遅れが原因です。ですから直感的にも、吸収が小さければ屈折率は1に近く、吸収が大きければ屈折率が高くなると言うのは理解できると思います。

より正しく説明するならば、実はこの吸収という成分があるからこそ屈折率が生じます。これを説明する式がクラマース・クローニッヒの関係式といい、この式により吸収と屈折率の関係が説明できます。

何にしても、簡単には吸収が紫外領域にあるために、長波長では屈折率が小さく、短波長では屈折率が高いという傾向がある。但し吸収が可視光、赤外光にある物質では必ずしもそうとは言えない、というのがご回答になります。

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まず、一般にはご質問の通り短波長側で屈折率か高くなる傾向にあります。可視光に透明であるガラス材料などでは特殊な場合を除いて当てはまります。が、それはすべての物質に当てはまるというわけではありません。中には逆になる場合もあります。
理由は物質の吸収が関係しています。
吸収については、他の方からの質問があり、そこに回答していますのでご参照下さい。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=598512

さて、吸収が短波長側にあるとき、短波長側の屈折率が高くなる理由について簡単に述べ...続きを読む

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どうぞよろしくお願いいたします。

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Q光の速さは光の色(=波長)によって速度が異なるんですか?

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Aベストアンサー

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Q光の屈折率について(波長が長い短いで・・・)

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疑問があるので質問します。
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Aベストアンサー

> 屈折率は、波長が長い光ほど小さく、波長が短くなるに従って大きくなるとテキストにあります。

これはいつも正しいわけではありません。こういう場合が多いというだけです。
色彩検定のレベルでは、理屈は無しにこう覚えられた方がいいのでは。

色彩なので、目に見える光の範囲で透明な材料の屈折率を問題にするのだと思います。
そういう材料は紫外域(波長が目に見える光より短い)で共鳴吸収があり、屈折率が大きくなります。

その結果、紫外域に近くて波長の短い紫で屈折率が大きく、波長がから離れた赤で屈折率が小さくなります。

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と書いていらっしゃいますが、きっと難しい理論を噛み砕いての説明だと思います。
噛み砕かれ過ぎてて、私にはなんのことを書かれているのかまったくわかりません。

これをそのまま読むと、光が当たった部分だけ、電子が寄ってきて密度が上がり、屈折率が上がるようにも読めます。
一部の誘電体ではそういうことも起こるようですが、一般的でないです。

> 屈折率は、波長が長い光ほど小さく、波長が短くなるに従って大きくなるとテキストにあります。

これはいつも正しいわけではありません。こういう場合が多いというだけです。
色彩検定のレベルでは、理屈は無しにこう覚えられた方がいいのでは。

色彩なので、目に見える光の範囲で透明な材料の屈折率を問題にするのだと思います。
そういう材料は紫外域(波長が目に見える光より短い)で共鳴吸収があり、屈折率が大きくなります。

その結果、紫外域に近くて波長の短い紫で屈折率が大きく、波長がから離れた赤...続きを読む

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>>白・黒はいったいどこにあるのでしょうか?
「自然光を反射して見える物体の色」としてお話ししますね。
「単波長の光の色」として話すとややこしいことになってしまうので…。

太陽の光は、人間の目に見える範囲にかぎって言えば、赤から紫まであらゆる波長がまんべんなく混ざった光線です。
(もちろん、人間の目には見えない波長の電磁波もいっぱい含まれていますが、それはこのさい関係ないので、おいといて)
このうち、特定の波長の光だけを反射する物体を、人間は「色がある」と認識します。
(これが、seteraさんのいう赤いドレスのたとえです)

したがって、
白い物体は、どの波長もまんべんなくよく反射する物体
黒い物体は、どの波長もまんべんなくほとんど反射しない物体
灰色の物体はその中間
ということです。
これらは便宜上「無彩色」とよばれています。色であって色ではない…かな?

なお、最初の回答ではちょっとズルをしましたが、↑を書いたら言い逃れはできなくなったので補足を。
人間が色を感じているは、ただ1種類の波長の光が眼に入ってくるから、とは限りません。
たとえば赤と緑の光が同時に眼に飛び込んでくると、人間の眼はそれを黄色と認識してしまいます。
赤と青ならマゼンタ色とか。テレビのブラウン管の原理ですね。
これは、人間の色を感じる細胞が、赤と緑と青しか弁別することができず、残りの色はすべてそれらの強度の混合としてしか認識していないためらしいです。

>>やっぱり、他の生物では全然見えるものが違うのでしょうか?
はい、違います。たとえば昆虫は人間の可視光線より波長の短い紫外線が見えます。
またヘビは、熱を感知するピットという器官を持っていますが、これは「赤外線が見える」と言っていいかもしれません。
犬は白黒しか見えない、とよく言われますが、ある程度の色覚は持っているようです。
ただ、波長の短い光の識別はやっぱり苦手なようですね。

>>絶対色?なんて言えばいいか分かりませんが、色は不変なのでしょうか?相対的なものなのでしょうか?
ものすごく難しい問いですね(^_^;)
たとえば青空。私の見ている空の青と、隣にいる人が見てる空の青。
これは、同じ物を見てるわけなんだけど、それをおんなじ色として認識しているのか? いないのか?
これは(少なくとも現状では)証明しようがない気がします。
もちろん、「この空の色の波長成分はいくつ」って客観的に測定することはできますけど。

>>白・黒はいったいどこにあるのでしょうか?
「自然光を反射して見える物体の色」としてお話ししますね。
「単波長の光の色」として話すとややこしいことになってしまうので…。

太陽の光は、人間の目に見える範囲にかぎって言えば、赤から紫まであらゆる波長がまんべんなく混ざった光線です。
(もちろん、人間の目には見えない波長の電磁波もいっぱい含まれていますが、それはこのさい関係ないので、おいといて)
このうち、特定の波長の光だけを反射する物体を、人間は「色がある」と認識します。
(こ...続きを読む

Q奨学金 第2種不採用の理由

誰でも借りれると思っていた、日本学生支援機構の第2種奨学金が不採用になり、あせっています。
親になんて言えばいいのかわかりません。
理由を教えていただきたいです。
自分で思いあたることは・・・
・成績が悪い。(単位を2つ落としています)
・親が今年定年退職したので、退職金があると思われた
・共働き、一人っ子、国立
・ブラックリストに載っている(クレジットカードで300円の小物を買ったのですが、すっかり忘れていて載ってしまいました)

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特にクレジットの件が気になります。
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1 保護者の収入が多すぎた
 2種の不採用は、保護者の収入が多すぎた、以外は経験がありません。
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 以前は、後期にも募集があったのですが。また、来年度も募集があるハズです。本学だと、2年生以上の枠がありました。

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