光と音

質問

光の波長が3.3×10の-７乗とすると、　ととても短いですが、
波長が短いと、　速度が速くなるのですか?
音の波長は長いので、速度が遅い?

ν＝λ/Tで説明するとどうなりますか教えてください。

僕がかんがえるには、　この式にそのままあてはめると、　1秒間に3.3×10の-７乗　と短い距離しか進まないのではないかという疑問が生まれました。

すいません素人なのでかなり間違えていると思いますが、よろしくお願いします。

回答No.6

l_e · ベストアンサー

波は速度が最初に決まって、そのあと周波数と波長が決まる、と考えて良いと思います。
（そう考えてはいけない波もありますけど…）

まず、媒質と種類を決めた時点で速度が決まります。
例：
空気(１気圧,35℃)・弾性波なら、v=352.0m/s
空気(１気圧,0℃)・弾性波なら、v=331.3m/s
水(１気圧,20℃)・弾性波なら、v=1500m/s
鉄(１気圧,20℃)・弾性波なら、v=5940m/sまたはv=3240m/s
水・電磁波なら、v=2.1×10^8m/s
空気・電磁波なら、v=3.0×10^8m/s
（Wikipediaより）

次に、波の発信源の周波数を決めます、同時に振動数が決まります。
例：
空気(１気圧,35℃)に振動子(440Hz)なら、λ=352.0/440=0.8m
空気に電気的振動子(440Hz)なら、λ=3.0×10^8/440=680km
空気に電気的振動子(600THz)なら、λ=3.0×10^8/(600×10^12)=500nm

ちなみに上から順に、“ラ”の音、無線の電波(ULF)、緑色の光、です。

つまり、速度と波長は関係ありません。

>僕がかんがえるには、　この式にそのままあてはめると、　1秒間に3.3×10の-７乗　と短い距離しか進まないのではないかという疑問が生まれました。

長さ3.3×10^(-７)m = 330nmの短い電磁波があったら、3×10^8mの速さで、真っ直ぐに飛んでいくんです。
λ進んだら消えるという訳ではないです。

お礼

ありがとうございます。とても参考になります。感謝致します。

回答No.5

kamobedanjoh

波動の性質ばかりでなく，本質についても理解しましょう。
音波と光波では，性質に似た所はあっても本質が全く異なります。
他に重力波も存在し，それぞれが本質を異にします。
光波は電界と磁界が直交する電磁界の波動で，単に電磁波とも呼ばれ，
その速度は真空中で最大で，約３×10の8乗m毎秒　とされています。
電磁波は流体（気体＋液体）中でも伝わりますが，媒体の密度が高くなると減衰が大きく，速度は小さくなります。固体中はほとんど伝わりませんし，金属によって遮蔽されることも有ります。放射線の領域になると完全な遮蔽が困難な場合もあります。
音波は通常空気中を伝わることで認識されますが，空気以外の物質中でも伝わる媒体中の疎密波です。水中を伝わることを利用したソナーや魚群探知機も，地盤調査などの面でも利用されています。
人間の耳に感じる範囲の波長の疎密波を，通常音波と言っていますが，それより波長の短い領域を「超音波」と呼び，鯨やコウモリなどはその領域を利用していることも知られています。
音波（超音波を含む疎密波）は，媒体の密度が高くなると波長が短くなり，伝わる速度も速くなり，減衰の割合は小さくなります。
重力波はある物体が急激に質量を増減させた場合に伝わる引力の波です。
他に弾性波があります。弾性波は，変形を起こすことが出来る固体の媒体中を伝わる波で，縦波（疎密波＝媒体の伸縮波動＝体積波動）と横波（捻れ波＝体積不変）とに分けられます。横波は流体中を伝わりません。
縦波は波の進行方向に進行し，横波は進行方向に垂直な振動になります。地震の波動も弾性波動として解析されています。縦波はP波，横波はS波と呼ばれていることもよく知られています。
弾性波は剛体（変形不能な物体）中を伝わることが出来ません。進行速度が媒体の密度に比例することも，地震波の観測から明らかになっています。
波動の本質についてご理解頂けましたか？

お礼

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回答No.4

tetsumyi

別の考え方では、発生する原理から波長が変わります。
音は物が振動して発生します。
普通、音を出す物体は大きさがセンチ単位以上の大きさですから、波長もこの程度長さになります。
光は物体の最小の単位、原子の中の振動が原因ですから、波長もこの長さ程度となります。

ちなみに、放射線はさらに小さい原子核の内部の反応が原因で、さらに波長が短くなって高いエネルギーのγ線となって人の体の内部まで入って来ますから非常に危険で健康被害が出ます。
通常、波長は短いほどエネルギーが高く、音で発電は難しいですが光で発電は普通にできます。

お礼

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回答No.3

Tann3

光と音は、同じ「波」といっても、全く違うものです。

　音は、「空気」を媒体として、その密度の粗密が伝搬して行くものです。池の水面や海の波が、「水」を媒体に伝わっていくのと同じようなものです。

　光は、真空中でも伝わることから分かるように、「電波」などと同じ媒体のない波です。（空間の「場」を媒体に伝わっていく、というような、「相対性理論」の時空の世界の話になるので、ここでは深入りしません）

　従って、そもそもの「速さ」が全く違います。

　音の場合は、音波の速度を　V　≒　340　m/s　、振動数：　ｆ＝1/T　（s^(-1))、波長：　λ　(m)　として、

　　　　V　＝　ｆ　×　λ　＝　λ/T

です。

　光の場合は、光速　ｃ　=　3　×　10^8　m/s　として

　　　　ｃ　＝　ｆ　×　λ　＝　λ/T

です。

　式は同じでも、そもそもの速度が違うので、振動数と波長の数値が全く違うということです。

お礼

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回答No.2

spring135

＞音の波長は長いので、速度が遅い?

全くの誤解です。まずは速度ありきです。光の速度は宇宙のいかなるところでも一定であるとアインシュタインが説いています。

音速は空気の断熱圧縮を伴う縦波で空気の温度によって音速は決まります。

光にしろ音にしろ速度Vが決まっていて、その条件下で波長λは好きなように選べます。

制限条件は

V=λf

ここにfは振動数、音が高いか低いか、光が赤いか紫かという議論につながります。

T=1/fです。

お礼

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回答No.1

k_kota

速度と距離と速さみたいなものです。

波長は波の長さ
速度は波の速度

周波数は1秒間にある点で観測される上下の数
もしくは1秒間に進む距離に含まれる波の数

波長と速度の比例係数は周波数もしは周期です。

それぞれ単語の意味を調べた後に、図でも書いて理解してみて下さい。

お礼

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