電磁波と光の位相の概念について

質問

電磁波と光は波というとらえ方としては基本的には同じものだと考えているのですが、その位相の概念も同じ考えでいいのでしょうか？

波の性質としては同じものと考えなければ説明がつかないと思うのですが、現実的に電磁波と光では位相がずれると異なる現象が見られるのでしょうか？

具体的に可視範囲での光で位相がずれると目に見える違いがあるのか、光の波の角度(時間軸は同じで回転軸の角度)の違いでの原理原則が電磁波とどう違うのかが良く分かりません。

電磁波については少し理解できていると思っている者です。

漠然とした質問だと思われる方もいらっしゃると思いますが、質問の内容を理解できる範囲で教えて下さい。
よろしくお願いします。

回答No.4

noname#175206

電磁波のうち、目に見えるものを光（特に「見える」を強調するなら「可視光」）と読んでいます。

　電磁波と呼ぶときは、波として扱っていますから、電磁気学で電磁波について成り立つ式は、全て光でも成り立ちます（成り立たないと、電磁気と光が別物になってしまい、困るですよ）。

　光を含む電磁波を粒子として扱うなら、アインシュタインが提唱した光は量子であるという光量子、つまり現在は光子と呼んでいるものになります。こちらは、量子力学（特殊相対論化したものを含む）では扱えず、それ以後に成立した「場の量子論」で扱えます。

　もちろん、光の粒子性について、数学的に厳密に定量的に注目しないなら、不要で気にする必要はありません（たとえば、光電効果の定性的理解には全く必要ない、とかですね）。実は、私も勉強課題にはしてますが、まだちゃんと手を付けていません(^^;。

お礼

御回答有難うございます。

量子に関しては学生時代にその入り口でつまづき、いったん挫折した経験があり独学で再度取り組むのに苦労している最中です。

複数の課題を並行して理解しようとすると恐ろしい事になりそうなので、まず、光を含む電磁波の波の性質について理解を深めようと思います。

今後もまた何かありましたら、よろしくお願いします。

回答No.3

ORUKA1951

「位相がずれる」と言うのが何をイメージされているかがわからないのですが??
　いわゆる散乱のことでしたら、電磁波の一種である可視光線も、可視光線より波長の短い紫外線やX線、γ線だって同じです。
　10 Scattering of Electromagnetic Waves 電磁波の散乱 - 全充の図書棚 ( http://sites.google.com/site/toshotana/physics-1/memo/scattering-of-electromagnetic-waves )

　位相波の速度についても同様に、媒質の影響を受けます。

　振幅方向と言う意味でしたら、電磁波は横波で、かつ電場の振動と磁場の振動方向は常に直角です。--相互に相手を励起するので。
3 電磁波 ( http://akita-nct.jp/yamamoto/lecture/2005/p1/15th/html/node3.html )

補足

ご回答有難うございます。
振幅方向という事でいうと、偏波方向の異なる電磁波が相互に与える影響というのはどのように考えられているのでしょうか？
まだまだ勉強不足・知識不足で質問の仕方も分かりにくかったと思いますが、情報の伝達について空気中を媒体にする伝達方法で、異なる位相(時間軸・回転軸・空間軸)の波がどのような影響を受けるのか。
理論的には現在勉強中ですが、直感的に分かる何かがイメージできれば参考にしたいと思って質問しました。
もし参考になりそうな事例等があれば紹介して頂ければ幸いです。

回答No.2

sanori

こんにちは。

光と電磁波は同一人物です。

波長が長い順から、電波、赤外線、可視光、紫外線、Ｘ線、ガンマ線　と呼ばれます。
（Ｘ線とガンマ線の区別は曖昧ですが）
これら全部、光であり、電磁波です。

＞＞＞具体的に可視範囲での光で位相がずれると目に見える違いがあるのか、光の波の角度(時間軸は同じで回転軸の角度)の違いでの原理原則が電磁波とどう違うのかが良く分かりません。

これについて、注意しなければいけないことがありますので、一応コメントしておきます。

「光の干渉」と呼ばれる現象がありますが、これは、複数の光（フォトン）同士が干渉するのではなく、１個のフォトンが自分自身と干渉する、ということです。
つまり、１つのフォトンが、あちらこちらに無限に分裂して進むということです。
この辺は、量子電磁力学の基礎事項です。

波長が長い電磁波ほど「回折」（回り込み）がしやすいのも、フォトンが分裂してあちらこちらに進むからです。
そして、あちらこちらで自分自身と干渉した上で生き残ったものだけが、見かけの（実際の）光の進路となります。
実際、可視光は、間にさえぎるものがあると、あえなくそこで止まってしまいますが、電波だと簡単に回り込めますよね。
これは水面波や音波などと見かけでは類似の現象ですが、根本の原理としてはまったく違います。

お礼

参考になるご意見・解説有難うございます。
電磁波である以上波としての考え方は同じでいいのだと理解しました。

ただ、量子の要素が絡んでくると私も勉強不足で難しいです。

もう少し勉強して理解を深めたいと思います。
有難うございました。

回答No.1

Gotthold

何を疑問に思っているのかはよく分かりませんが、光（可視光線）は電磁波の一種ですよ。
波長400nm～800nm位の範囲の電磁波のことを可視光線と呼びます。