締切済み

光とはいったいなんだ？

2002/05/19 17:15

光とはそもそもどういうものなのですか？　　　　　　　　　　　　　　　　　　壁に光をあてたら、止まります。壁に木の枝をあてても、止まります。このふたつの現象は、同じなのではないかと考えているわけです。窓ガラスに光をあてたら、通り抜けます。でも、窓ガラスに木の枝をあてたら、止まります。これは、全然、わかりません。誰か教えてください！

takahiro-g12
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物理学
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aster
ベストアンサー率70% (374/533)

2002/05/21 00:54 回答No.4

　「光」は、物質ではありません。勿論、広い意味では物質なのですが、粒子としての光を、「光子」というのですが、光子は「質量がありません」。何か幽霊みたいですね。光は、「波」です。波というのは、例えば、人間の声が聞こえるのは、空気の振動の波が伝わって分かるのです。楽器の演奏した時の音も、空気の振動の波です。地震の時にも、波が地面を伝わって起こります。ガラスが非常に厚いと、人間の声も、ロックのもの凄い音量の音も、外からは聞こえませんが、普通のガラスだと、音は、弱くなりますが、外から聞こえます。つまり、「波である音は、ガラスを通り抜ける」ことができます。また、壁であっても、薄い場合は、隣の部屋で話している声が聞こえたりします。音の波は、壁も通り抜けています。ガラスでなくてもいいですから、プラスチックの壁とか、非常に薄いスレート（石の一種です）の壁だと、プラスチックの場合、光が通りますし、薄いスレートの場合、光が非常に強力だと、ごく少しですが、石のスレートを通り抜けてしまいます。どんな物質でも、もの凄く薄くすると、光は通り抜けてしまいます。金属は少し難しいですが、岩石や樹や土の類は、もの凄く薄くすると、光が通り抜けます。電子は質量があるので、明らかに物質ですが、エネルギーの高い電子は、ガラス程度は簡単に通り抜けます。ＣＲＴの向こうには、「電子銃」というものがあるのをご存じですか？　ここから電子ビームが出てきて、これが、ブラウン管の表示面の蛍光物質に当たり、光が出るのですが、強い電子は、ブラウン管の表面のガラスを通り抜けて、ＴＶやＰＣのＣＲＴを見ている人の顔に向かって進んできていることがあります。更に、顔も通り抜ける場合もあります。物体というのは、非常に細かく見ると、実は、隙間だらけなのです。その隙間より小さな物質の粒子だと、簡単にこの隙間を通って、粒子は向こうに出てしまいます。木の枝が壁にも、ガラスも通り抜けないのは、木の枝が、壁やガラスを造っている物体のこの微細な隙間に較べて大きすぎるからです。光は、物体を構成する原子や分子や素粒子と、相互影響しつつも、例えば、ガラスのような物質だと、隙間を通り抜けるのです。壁でも通り抜けてもいいのですが、いま言った「相互作用」があって、壁のなかの小さな隙間をくぐり抜けようとすると、邪魔されて、吸収されたり、反射したりして、壁を通り抜けることができないのです。音の波は、ガラスも壁も通り抜けるということを考えてください。これは、音の振動がある空気が、ガラスや壁をくぐり抜けているのではなく、空気は、壁やガラスで遮られるのです。しかし、ガラスに空気の振動が伝わり、それが外の空気を振動させて、音が外に漏れるのです。あるいは、壁が薄いとか、ガラス窓が密閉されていないと、振動する空気が、外や、隣の部屋の空気に直接、振動を伝えていることもあります。「光」は、宇宙中に満ちています。重力というのはご存じでしょう。重力も宇宙中に満ちています。下敷きをこすると、髪の毛や、紙の小さな破片がくっつきますね。また、磁石は鉄などを引き寄せます。先の下敷きの場合は、「電気の引力」が働いています。磁石の場合は、「磁気の引力」が働いています。この電気と磁気は、別のものだと考えられていたのですが、実は、「電磁気」という、「力の波」の二つの見え方だと分かりました。「電磁気の力」は、電気の力の形と、磁気の力の形、そして、その両方が互いに混じった状態の力で現れるのです。このことが昔は分からなかったので、電気（雷などが電気です）と、磁気（磁石がそうです）は別のものだと考えられていました。けれども、どうも同じものの違う面を見ているのではないかということになりました。それは「電磁気」の電気としての現れと、磁気としての現れを、別々の何かだと考えていたのです。ある波が、電気と磁気の性質を交互に示す時、こういう波は、「電磁波」と呼びます。そして、光は、電磁波だったのです。エネルギーが小さいと、電磁波は、例えば、ラジオの電波です。もう少しエネルギーが大きいと、ＴＶで使っている電波ですし、もっとエネルギーの高いのは、衛星放送の電波です。更にエネルギーが高くなって来ると、やがて電波ではなく、赤外線という光の一種になります。そして、赤やオレンジや黄色や緑や青の色の「光」になります。もっとエネルギーが高くなると、人間の眼には見えなくなって、紫外線という波になります。紫外線よりもっとエネルギーが高くなると、これがＸ線です。Ｘ線ほどエネルギーが高いと、人間の身体など平気で通り抜けますし、壁も、鉛で出も造らないと、通り抜けてしまいます。「光」とは何かというと、万有引力の発見者であるアイザック・ニュートンは、光は、非常に小さい「粒子」なのだと考えました。しかし、光には、「干渉」という現象があります。粒子の場合、干渉という現象は起こらないのです。干渉が起こるのは、「波の振動」の場合です。だから、光は「電磁波」という電気と磁気の力が交互に変化してできる「波」だと考えられるのです。しかし、また、「粒子」だとも考えられます。粒子の場合は、光は「光子」と呼ばれ、それは、不思議なことに質量ゼロの粒子なのです。以上で、光の仲間たち、つまり、色々な電磁波の種類と、木の枝、電子、音の振動、また物体が実は隙間だらけだなどという話をしてきました。なぜ、ガラスや壁を木の枝が通り抜けることができないのか、それは、隙間に較べて、木の枝が大きすぎるからです。光は、色々制限を受けますが、非常に小さな粒子ともいえ、ガラスを通り抜けることができますし、光の一種の電波やＸ線は、壁も通り抜けます。「光とは何か」という答えは、たくさんの説明が必要で、質問している人が、どれだけ色々なことを知っているかで、説明の仕方も違って来ます。とりあえず以上のように回答します。　

rogmt
ベストアンサー率25% (3/12)

2002/05/20 10:00 回答No.3

「壁に光をあてたら、止まる．．．」のではありません。光が壁に塗られているインク、壁の材質等等で一部は吸収、一部は反射、散乱で、壁を通り抜けていないだけです。窓ガラスは、吸収、反射、散乱が小さいので通り抜けているんです。

westpoint
ベストアンサー率35% (173/482)

2002/05/19 17:44 回答No.2

光を説明したら、何十冊と本が書けますので、詳細は勘弁して下さい。網戸に木の枝を当てたら止まりますね。でも、網戸に水を掛けたら通り抜けます。網戸に水を掛けたら、網戸が濡れる分、通り抜ける水が少なくなります。ガラスの曇り具合によって通り抜ける光も少なくなりますね。ちょっと乱暴な例えですが、光にとってガラスは網戸と同じなんですよ。