光の透過について

質問

空の色が何故、青いか等の理由を調べると
・光の振動数が
　大きいと散乱されやすく(透過しにくい)
　小さいと散乱されにくい(透過しやすい)
　という説明を目にします。

・しかしその一方でX線や放射線などは振動数が大きく
　透過率が大きいと理解していました。

振動数が大きい＝透過しにくい　ということですと、
片方を認めると片方が間違いになってしまいます。

どのように理解すればよいのでしょうか

回答No.8

debukuro

曲がりくねっていても長い道かまっすぐでも短い道か
これくらいのことに思いが及ばないのか！

散乱で遠くまで届かないのと元帥で遠くまで届かないのとは意味が違うだろうが

お礼

回答ありがとうございます。

感情的にさせてしまい申し訳ございません。
ただ、本当にわからないので質問しました。

私はこの件に関して素人なので、断片的な回答では筋が通りません。
原理がこうだからこうなってこうなってこうなる
という様な回答をいただければ幸いです。

回答No.7

SCIENTIFIC

No.5です。

＞日中：青色付近の振動数以上の波は大気中で散乱されて地上にとどかない
朝夕：赤色付近の振動数以上の波は大気中で散乱されて地上にとどかない
ということでしょうか？

ちがいます。散乱されるということはそのまま「ちらばること」と解釈してみてください。
青い光からすると，大気中は霧の中で光を照らしたような感じになり周りに広がってしまうのです。その広がった物の中で青が強さを持つので青く見えるということです。青い色の光が最も散乱されやすいため、つまり、空のあちこちから散乱されてきた青い色の光が私達の目に多く入るために
青く見えます。

＞それにしても何故日中は青限定なのでしょうか？紫色は散乱されてどこに行ってしまうのですか？目に入って来ないということは紫色の波は他のエネルギーとして姿を変えたのでしょうか？

（地球は丸みを持っているので）紫などは（日中）散乱される前に地表に届きます。朝・夕焼けは太陽との距離が関係します。太陽の真下（と地平線では大気に入ってから目に届くまでの距離が異なります）青は大気に光が入ってから散乱されてしまいその後残った（波長の）光が散乱されるため。（波長の長い）赤や（短い）紫がかった色に見えるということです。日中は赤が散乱される前に届くので植物が光合成（葉緑体）で使う事ができます。朝焼けや夕焼け時はそう言ったこともなく大気中で光が散乱されてしまうので極端に赤が無くなる（活動停止のシグナル）ということです。

お礼

回答ありがとうございます。

＞紫などは（日中）散乱される前に地表に届きます。

青より紫の方が振動数が大きいですよね。
振動数が大きいほど散乱されやすいと思っていました。
ご回答いただいた内容ですと大気中での光の散乱は振動数の大きさが原因ではないように解釈できます。
では何故青い色の光が最も散乱されやすいのでしょうか？

回答No.6

debukuro

二枚の紙にほぼ一様にしかもランダムに点を打ちます
それぞれの紙に振幅は同じで波長が異なる波を描いてください
どちらの波が多くの点に接触するかを見れば波長による散乱の程度が分かるはずです
散乱されやすいかどうかはどれくらい深くまで透過できるかとは別問題です
波長が短い波はいわば高速で撃ち出された弾丸のようなものです
ただし波は持っているエネルギーで速さが変わるものではなく波長が変わるのです

お礼

回答ありがとうございます。
＞散乱されやすいかどうかはどれくらい深くまで透過できるかとは別問題です

どう考えれば筋が通るのでしょうか？
散乱されるから、透過されない。
散乱されないから、深く透過する。
このイメージしかわかず、チンプンかんぷんです。

回答No.5

SCIENTIFIC

細かいことはあまり記載しませんが，
一般的な現象論として示されるのは「レイリー散乱」と呼ばれる現象です。
大気中には小さなほこりが舞っており（又水蒸気なども）それによる光の散乱によって，（昼間は）空が青く見えます。
それ以外に朝焼けや夕焼けなどがあります。
これは距離に依存してくる現象で，地球と太陽の距離を考えると，夕方や，明け方は太陽から遠方にある（風船でいうと，ふくらませて正面から見たときの境界）のでより散乱される距離が長くなります。それにより赤く見えるのです。
日中はどうなのかというと赤い光などは「入ってきます」ですが，「オゾン層」というのを聴いたことがあると思いますが，そこでは主に人体に有害となりうるガンマ線などはほぼ（除去）無くなると考えル永久借りやすいでしょう。「赤」は光合成に使われます。（深海までは赤色が届きます）

お礼

回答ありがとうございます。
細かい理由を是非伺いたいのですが、要は
・日中：青色付近の振動数以上の波は大気中で散乱されて地上にとどかない
・朝夕：赤色付近の振動数以上の波は大気中で散乱されて地上にとどかない
ということでしょうか？

それにしても何故日中は青限定なのでしょうか？紫色は散乱されてどこに行ってしまうのですか？目に入って来ないということは紫色の波は他のエネルギーとして姿を変えたのでしょうか？

回答No.4

sawa001

振動数が大きければ透過力が大きくなるとは一概に言えません。
X線と呼ばれる電磁波の周波数範囲では確かにその傾向はありますが。
透過する力は、透過する物質の種類と電磁波の振動数によって複雑に変化することがあります。
例えば可視光はガラスを良く透過しますが、紫外線はほとんど吸収されてしまいます。紫外線はほとんどの物質に対し、可視光よりも透過力が低いです。

お礼

回答ありがとうございます。
また疑問が残ってしまいました、
ガラスに吸収された紫外線のエネルギーはガラス中のエネルギーを上げ、すぐ熱として放出されるという理屈でよろしいですか？

また、
＞紫外線はほとんどの物質に対し、可視光よりも透過力が低いです。
というお答えをいただきましたが、
紫外線よりも振動数の大きい放射線はガラスを簡単に透過しそうです。ということは、可視光(振動数：小)、紫外線(振動数:中)、放射線(振動数：大)なので、ガラスの透過率は振動数に対して単調な関数では表せないということでしょうか？

回答No.3

debukuro

透過力はエネルギーに依存します（波長が短いほど強い)
非散乱性は波長に依存します（長いほど散乱されにくい)

お礼

回答ありがとうございます。
散乱性と非散乱性は、
「波の波長(振動数)」と「その波が進もうとする物質(空気を含め)」の
何により違いが現れるのでしょうか？
もしかすると、
波が通過しようとする物質のミクロ的な構造とかで変わってくるのですか？

回答No.2

sawa001

X線は可視光よりもよく散乱されますし、吸収もされます。
可視光は空気をkm単位で透過しますが、X線は波長にもよりますが、mm～m単位しか透過できません。
しかし、人体や金属など不透明なものでも透過するので、透過力が高いと思ってしまうのです。
もし、可視光のような透過力がX線にあったとしたら、宇宙から降り注ぐX線で生物は生きていけません。

お礼

回答ありがとうございます。
なるほど、少しわかってきました。
空気中の透過率は単に光の振動数が大きければ小さいと理解してよろしいようですね。
しかし物質の透過率は振動数と単純な関係ではないということでしょうか？

回答No.1

MOMON12345

空が青いのは透過ではなく散乱です。
もし透過だとしたら太陽は青く見えるかも知れませんが、空は光らず真っ黒に見えるはずです。
しかし実際には空全体が青く見えますよね。
これは太陽光線の中の青っぽい光が散乱して空全体を光らせているからです。

お礼

回答ありがとうございます。しかし、
太陽光線の青っぽい光以外はどこにいってしまうのでしょうか？