電磁放射

電磁波は、電場と磁場を含み、エネルギーを運ぶ波です。光の速さで移動します。

電磁波の研究から発展した量子力学。この分野には、可視光と不可視光の両方の研究が含まれています。目に見える光は、通常の視力で虹の色で見ることができる光です。目に見えない光は、1つは通常の視力で見ることができない光であり、そのような紫外線、X線、ガンマ線などのよりエネルギッシュでより高い周波数の波が含まれています。また、赤外線、マイクロ波、電波などの長さの長い波も量子力学の分野で研究されています。

電磁放射線の中には、X線などの電離放射線のようなものがあり、体に害を及ぼす可能性があります。紫外線は光のスペクトルの紫の端に近く、赤外線は赤の端に近くなります。赤外線は熱線であり、紫外線は日焼けの原因となります。

電磁スペクトルの様々な部分は、波長、周波数、量子エネルギーが異なります。

音波は電磁波ではなく、空気や水などの圧力の波です。

電磁波の周波数の範囲のこと。"UHF"は"超高周波"、"VHF"は"超高周波"という意味。どちらも以前はアメリカのテレビで使われていました。

数学的定式化

物理学では、代表的な波の波動方程式が

∇ 2 f = 1 c 2 ∂ 2 f ∂ t 2 {\displaystyle ✿F={1}{c^{2}}}}{frac {1}{c^{2}}}}{frac {\partial ^{2}f}{partial t^{2}}}} $\nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}$

さて、問題は、マクスウェルの方程式が電場と磁場が電磁波を発生させることを明示的に証明することです。マクスウェルの方程式のうち2つは次のように与えられていることを思い出してください。

∇×E = - ∂ B ∂ t {\displaystyle ¶Nabla ¶Times ¶E} =-{frac {\partial ¶Mathbf {B}.♪♪ $\nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}$

∇×B = μ o j + μ o ϵ o ∂ E ∂ t {\displaystyle \nabla ﾄｲﾑｽﾞ \mathbf {B} =\mu _{o}mathbf {j}.+\♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪♪♪ $\nabla \times \mathbf {B} =\mu _{o}\mathbf {j} +\mu _{o}\epsilon _{o}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}$

上記の方程式のカールとベクトル計算を評価することで、次の方程式を証明することができます。

∇ 2 E = 1 c 2 ∂ 2 E ∂ t {\displaystyle ━━━━━━━━!♪♪ $\nabla ^{2}\mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t}}$

∇ 2 B = 1 c 2 ∂ 2 B ∂ t {\displaystyle ━━━━━━!♪♪ $\nabla ^{2}\mathbf {B} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B} }{\partial t}}$

注意: 証明には次のような代入を行います。

c = 1 μ o ϵ( 'ω' ) ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ $c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}$

上記の方程式は、fをEとBに置き換えて波動方程式と類推しており、磁気（B）場と電気（E）場を伝搬すると波動が発生することを意味しています。

質問と回答

Q:電磁波とは何ですか?

A:電磁波とは、電界と磁界を含みエネルギーを持った波のことです。光速（秒速299,792,458m）で伝わります。

Q:量子力学とは何ですか?

A:量子力学は、電磁波の研究から発展した学問分野です。可視光と不可視光の両方を研究対象としています。

Q:身体に害を及ぼす可能性のある電磁波にはどのようなものがありますか?

A:X線など一部の電磁波は電離放射線であり、体に害を及ぼす可能性があります。

Q:紫外線は光のスペクトルのどこに位置するのですか?

A:紫外線は光のスペクトルの紫色の端にあたります。

Q:赤外線は光のスペクトルのどこに位置するのか?

A:赤外線は赤に近い光です。

Q:赤外線は紫外線とどう違うのですか?

A:赤外線は熱線として利用され、紫外線は日焼けの原因となります。

Q:音波は電磁波に含まれますか?

A:いいえ、音波は電磁波ではなく、空気や水などの物質中の圧力の波です。