人気講師ノート3　電磁波と用語vol３と縄跳び 　力試し小テスト

電磁波は、空間における電場と磁場の変化によって形成される【波】です。＊飲み会で使える電磁波用語はたくさんありますが,あまり熱望されてなければやめようかな・・・今回から小テストを巻末につけてあります。

現代科学において、電磁波は【波】と【粒子】の両方の性質を持つことがわかっています。このふたつの性質をもつこと理由が，私が科学の世界にどっぷりハマった理由なのです。
(ふたつの性質については，【無機化学ノート】でご紹介します。)

今回、電磁波が【波の長さ】によって様々な呼称や性質を持つことをお話したいと思います。電磁波を分類する上で【波の長さ＝波長（はちょう）】が重要となってきます。

電磁波を、波長を短い順番で示すと下記になります。

電磁波の中には，これまでの生活の中でも聞いたことがあると思います。
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【ガンマ線やエックス線】は放射線のひとつです。
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皮膚ガンあるいは日焼けの原因である【紫外線】（ultra-violet rayなのでUVといいます）です。
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一方で，整形外科などで筋肉疲労等の治療に使われている【赤外線】があります。
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そして，【可視光線】。読んで字のごとく，我々の目が光(色)として認識できる範囲の電磁波です。この光のおかげで，世界はとても美しく彩られています。また，様々な科学的な芸術を楽しませてくれます。関連はこちら。

赤外線や可視光線がヤヴァイ！って聞いたことないですよね。一方，エックス線や紫外線は体に悪いと聞いたことがあると思います。それは，エックス線や紫外線のエネルギーが大きいからです。

波長の長短によって、【健康を害したり】【怪我を緩和する】します。
このことからも以下のようなことが言えます。
人体の細胞へ及ぼす影響の違い ＝ 電磁波のもつエネルギーの大きさの違い

さて、エネルギーと波長の関係は以下の式で表すことができます。

＊【振動数】については，【赤外に関するNOTE】でご説明します。波長との密接な関係があります。

式が出てくると，グワーーーーーーっとなってしまいますが，数式は英語以上の世界共通言語です！そんなこと言っても！じんま疹が！！わかります！でもね，数式は思っている以上にとってもシンプルなんです。
数式の見方を学ぶことで数式に対する苦手意識がなくなる学生もいました。

さて，上記の式ですが，【プランク定数であるｈ】と【光速であるｃ】は定まった値(定数)なので，我々が値を変更することはできません。なので，この二つの数字を横に置いておくと，上記の式は【波長】と【エネルギー】のみを考えればよい式とも見ることができます。

つまり，エネルギーに対して波長は反比例しているので，

波長(分母あるいは割る数字)が大きくなると，エネルギー(計算結果)は小さくなります。
＊＊具体的な数字で説明すると，ｈとｃを１２４０の定数にすると，分母である波長の値が１から１００に大きくなると，エネルギーの値は，(１２４０/１）＝１２４０から（１２４０/１００）＝１２．４となり，波長が大きくなるにつれてエネルギーが小さくなっています。

さて，先ほどの表が再登場します。

ね！エネルギーの大きいガンマ線やエックス線のほうが，波長が短い値ですよね。このNoteで言いたかったことは，つまり

波長が短いほうが，エネルギーが大きい。

これは，縄跳びを使えば理解できちゃいます。その前に，そもそもの【波長】とは，まさに波の長さです。以下の図の繰り返しの最小単位(谷から谷)が、いち波長の長さです。

縄跳びを使って想像してみましょう。
Q．AとBの波を，縄跳びで作るとしたら，どちらが大変ですか？？

想像してくださいね！
縄跳びの端っこを、愛娘！あるいは奥様とお互いにもって，上下に振るわけです。Aの波とBの波，どちらを作るのが大変ですか？

実践してもいいですよ！
実際に，携帯電源ケーブルが手元にあるのなら，両端をもって振ってみましょう。Aの波とBの波，どちらを作るのが大変ですか？

・・・・

・・

そうです！【B】の波を作るほうが，大変ですよね！エネルギーが余計に必要ですよね！Aのほうが楽に作れますよね！

短い波長を実演するには，汗をかく必要があるんです。
短い波長を作るには，エネルギーがいるんです。

波長が短いほうが，エネルギーが大きい。

科学は，用語は暗記する必要はありますが，法則は生活の中で実感することができます。波長が短いとエネルギーが大きい直接的な理由ではありませんが，波長が短いとエネルギーが大きいのを生活を通して理解する良い例と言えます。

では，最後に【飲み会で使える電磁波用語】です。

君のまなざしの波長が短くて，私の恋心が焦げてしまったよ。

・・・さて，ここまで読んでいただいてありがとうございます。本文は以上ですが，力試し小テストを準備いたしました。

【小テスト問題　電磁波について】
Q１．電磁波の英訳は？
Q２．ガンマ線，エックス線，紫外線，赤外線の４つの電磁波の中で，最もエネルギーが大きいのは？
Q３．ガンマ線，エックス線，紫外線，赤外線の４つの電磁波の中で，最も波長が大きいのは？
Q４．可視光線，紫外線，赤外線をエネルギーが大きいものから小さいものへ順番に並べなさい。
Q５．可視光線とはいわゆる虹のような七色のことです。紫色の光と赤色の光では，どちらの色のほうが波長が短いでしょうか？
Q６．ガンマ線とエックス線の波長領域は重なっています。ガンマ線とエックス線の波としての性質は非常に似通っています。何が違うのでしょう？

解答については本文を手掛かりに導けると思いますが、模範解答は有料とさせていただきます！