電磁波の波長について

質問

電磁波を発生する物体(たとえばアンテナなど)の近傍に障害物(導体塊)を
近づけるとします。電磁波を発生する物体の周波数が低い場合、
波長が長くなるため、障害物の影響を受けにくいと聞きました。
ではなぜ電磁波の波長が長くなると、障害物の影響を受けにくくなる
のでしょうか。回答よろしくお願いします。

回答No.2

misawajp · ベストアンサー

電磁波の波長は　その空間の光速度を周波数で割った値です

ですから周波数が低いと波長は長くなります

波長が長いと障害物を回り込んで伝わるために、障害物のの影響を受けにくくなります

たとえて言えばローラスケート（タイヤの径が小さい・・・波長が短い）ではちょっとした地面の凹凸の影響を大きく受けます
自転車（タイヤの径が大きい・・・波長が長い）では、ローラスケートほど地面の凹凸の影響を受けません

これは　音でも同じようなことが起こります
高音（波長が短い)はさえぎられると聞こえにくくなりますが、低音（波長が長い）はさえぎられてもさほど聞こえにくくなりません

なお　電磁波を発生する物体の周波数　は　適切でない表現です

お礼

分かりやすいご回答ありがとうございます。
とても参考になりました。

回答No.3

sanori

こんにちは。

Ｎｏ．１様がおっしゃるとおり、「現象として」波長が長いほど回折しやすくなります。

しかし、ご質問は「なぜ」ですので、それにお答えします。

光（電磁波）というのは、フォトン（光子）に量子化され、それは粒子でもあり波でもあります。
そして、フォトンというのは、いかなる経路にも回折します。
ですから、本当は波長が長くても短くても、回折という行動をします。
そして、それは、多数のフォトンがあって、１個１個が色んな方向に回折するのではなく、１個のフォトンが「分身の術」で色んな方向に回折します。

しかし、現象としては、限られた方向にしか回折しないように見えます。
これはなぜかというと、干渉による相殺をかいくぐって生き残ったものだけが検出されるからです。

ここでいう「干渉」も、１個のフォトンと他のフォトンとの干渉ではありません。
干渉というのは、分身の術を使ったフォトンが、自分自身と干渉するからです。

典型的な例があります。
それは、「光が直進する」というふうに「見える」現象です。
Ａ地点からＢ地点まで光が進むとき、直進経路の成分とちょっと曲がった経路の成分とでは、到達時刻がほとんど変わりません。
すなわち、光の位相がほとんど変わりません。
ですから、両者はほとんど干渉せず、強め合います。
ところが大きく曲がった経路同士では到達時刻に大きな違いが出るため、干渉によって相殺し、結果として生き残らなくなります。
よって、直進経路だけの光だけが存在するかのように見えます。

障害物がある場合は、大曲りをした経路がどれだけ生き残るかの話になります。
このとき、大曲りをした経路では、波長が長くても短くても到達時刻の差は同じですが、位相差は同じではありません。
波長が長い（振動数が小さい）光ほど隣接する経路同士の位相差が小さくなります。
この結果、大曲りの経路では、波長が短い光は位相差が大きいため自分自身同士での干渉で相殺してほとんどなくなり、波長が長い光は位相差が小さいため自分自身同士での干渉で強め合い生き残ります。

ストップウォッチの秒針にたとえると、波長が長いということは秒針の回りが遅い、波長が短いということは秒針の回りが速い、そして、位相差というのは２つのストップウォッチを見比べたときの秒針の位置（角度）の差です。
秒針の位置が近いほど強め合います。

まとめますと、光（電磁波）は分身の術であらゆる方向に進むが、分身した自分自身どうしでの干渉で生き残るかどうかで、現象として「回折する」かどうかが決まるということです。

お礼

大変詳細な回答ありがとうございます。
「なぜそうなるか」を繰り返すことの重要性を痛感しました。
自分はまだまだ勉強不足です。これから頑張っていきます。

回答No.1

yokkun831

波長が長いと回折しやすくなるからだと思います。

http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/2-1-0-0/2-1-3-4naminokaisetu.html
http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0490c/contents/phy01-17.html

お礼

ご回答ありがとうございます。
参考サイトも見させて頂きました。