電波の反射について

質問

電波の反射について調べています。
http://www.pa.ktr.mlit.go.jp/kyoku/saikakutyou/youkyuu/youryou/s55.pdf
の3.1では、「舗装表面が降雨で濡れている場合、電波は水面で完全反射をする」と書いてありますが、なぜ水面で完全反射するのでしょうか。この完全反射には入射角は関係あるのでしょうか。
また、ガラス面でも完全反射するのでしょうか。
素人なので、わかりやすくお願いします。

回答No.8

nekonynan · ベストアンサー

理論値と実際とは違います。

　水面で完全反射するには、完全な平面で面積は∞（無限）である必要がある

　でも実際は有限しかない、しかも地球は球形だし・・・

　電波理論書いても判らいので

　懐中電灯と紙を準備して下さい。紙はA4を１/４程度の大きさにカットする。

　懐中電灯を真上から（入射角度９０度）徐々に斜めにしていく光が当たる面積が増えていく、そのうちに入射角度が浅くなると紙の面積を超えて光が映る・・・・

　　実際は、周波数が低いほど入射角度が浅くなると反射率が落ちるってことです。

　　理論値と実際は違いますので・・・

　会社に電波暗室あるけど、ガラスで反射率の測定なんかした人はいないと思いますので・・・・

　表面にガラスがあるから密度差で屈折してメッキ層（蒸着層）に当たるが・・膜はミクロンオーダーなのでアルミ板より落ちるとは思いますけどね
　密度差があると屈折する。水の中に光の光線を入れると水の表面で角度が変わる現象ですね

　どこでもアルミ板だと思いますよ・・パラボラアンテなんか電波を反射されて電波を集めてますから
ね・・・・

　　多重無線に使う反射板ならば電気興行へ聞いて下さい
　　http://www.denkikogyo.co.jp/corporate/history1.html

お礼

「周波数が低いほど入射角度が浅くなると反射率が落ちる」とのことですが、同じ周波数の場合、入射角が浅いほど反射率は高いんでしょう? #3のお礼で出した記事の表2では、透明ガラスの反射係数は0.03となっていますが、これが垂直入射の場合の数値だとすると、同じ周波数の電波をもっと浅い角度で入射させると、0.03よりは高くなるわけでしょう? 0.03ではあまり考慮に値しないかも知れませんが、0.1くらいなら考慮に値するかも知れないので、大雑把にでもどの程度になるかが知りたいんですが。

回答No.7

ytrewq

>主として家庭用交流電源から出ている極低周波のあたりを考えています。周波数が低いと
反射率は落ちるとのことですが、このあたりではどの程度落ちますか。

商用電源の周波数は50Hzまたは60Hzですが、その波長は6000kmまたは5000kmとなります。日本列島より長大です。
高い鉄塔の送電線であっても、波長との相対的関係からいえば、地面に密着した短い電線にすぎず、電波を放射するアンテナとして、ほとんど機能しません。
反射のような電波伝搬現象は少なくとも数波長程度の距離を前提として解析されるものです。
このように周波数の低い場合は、電磁界の現象として考えなければならず、伝搬上の反射を考えても意味はありません。

お礼

ありがとうございます。家電製品から出ている電磁波の反射について考えているんですが、家電製品からは主として極低周波が出ていると聞いたので、主として極低周波について考えていると言いましたが、家電製品からは高周波も出ているそうで、高周波については、どうなのでしょうか。#4のお礼でも質問しましたが、高周波がガラス面に平行に近い角度で入射した場合の反射率はどの程度でしょうか。

回答No.6

watch-lot

＃５です。
＞反射係数は入射角によって異なるんじゃないんですか?あちこちにそう書いてありましたが?
●その「あちこちに書いてある事例」とやらを出してください。
少なくとも金属以外で周波数に関係なく反射するとかしないとかの説明があるのはおかしいです。

回答No.5

watch-lot

＃３です。
＞すると、私が最初に出した記事の「電波は水面で完全反射をする」という記述は間違いなんですか?。
●完全反射とは反射係数が1.0であることですが、水面ということだけではあり得ないです。
この記事の前提条件（例えば周波数や水の純度など）は分かりませんので、断定はしかねます。
ただし、水が完全導体であれば完全反射となるでしょう。そのためには水は真水であるのはおかしいです。

＞入射が反射面に平行に近い場合でも、この記述は間違いなんですか?
●入射角度は反射係数に関係ありません。逆に言えば反射係数は入射角に影響されません。
限りなく平行に近い場合は、入射角そのものが０と考えるべきで、反射の問題ではないです。

お礼

反射係数は入射角によって異なるんじゃないんですか?あちこちにそう書いてありましたが?

回答No.4

nekonynan

電波を反射させるためには通常反射板を使います

http://www.cecnet.co.jp/service/denki-musen.html

http://image.search.yahoo.co.jp/search?ei=UTF-8&fr=top_ga1_sa&p=多重無線+反射板#mode%3Ddetail%26index%3D6%26st%3D0

　２ｍ×８ｍ程度の大きさ　大きさは周波数、回線設計により替わります

　１２Gｈｚの周波数で２ｍ×８ｍほどの反射板が入ります。

　波長が数mm

　水面の時は、平面の状態では無いので綺麗に反射しませんので実際に使用するのはまず無理

　でっお書きの周波数６０ｈｚならば波長は

　５０００ｋｍに成ります　これの数百倍の平面を準備しないといけません・・

　したがって無理ってことです。

お礼

マイクロ波などの高周波の場合はどうですか。高周波がガラス面に平行に近い角度で入射した場合の反射率はどの程度でしょうか。

回答No.3

watch-lot

＃２です。
＞水面で完全反射に近い反射をするなら、ガラス面でも完全反射に近くなるのではないかと思ったのですが?
●電波の場合は光とは異なり、光のように水面や鏡、あるいはガラス面で反射すると言うものではありません。
あくまでも、物体に対しての反射であり、これは周波数が高ければ高いほど反射しやすいと言えます。
例えばUHF以下では反射器としては波長を考慮してアンテナ素子を使いますが、GS,CS放送のようなミリ波ともなればパラボラアンテナのように放物面体を反射器として使っています。この場合の反射素材は金属であり鏡ではありません。光と電波とは違うのです。

コンビニ店のように、周りがガラスで囲まれた中でもケータイが圏外にならないのは、ガラスを電波が透過している証拠と考えるべきです。

お礼

すると、私が最初に出した記事の「電波は水面で完全反射をする」という記述は間違いなんですか?。近似的にも。確かに、別の記事
http://www.asahiglassplaza.net/catalogue/sougo_gi2012/spdfdata/00327_147s.pdf
の「表2壁面材料と反射係数の例（150MHz）」では、透明ガラスの反射係数は0.03となっています。ただ、これは入射が反射面に対してある程度以上の角度がある場合の数値かなと思って、最初の記事の「電波は水面で完全反射をする」というのは、入射が反射面に対して平行に近い場合なのかと思ったんです。入射が反射面に平行に近い場合でも、この記述は間違いなんですか?

回答No.2

watch-lot

電磁波といえども周波数によって性質は全く違ってきます。
光に近い周波数ですと物体に当たって反射しやすくなります。

一般的には、電波は金属体では完全に反射するものの、導電率が低い物になれば反射しにくくなります。

ご質問のガラス面では反射はほとんど起こりません（同じ電磁波でも電波は光とは違います）。

さらに＃１でのご質問での商用周波では、もはや電波とは言わず、電磁界というものです。
導体でなければ反射などという概念はなく、無視出来る範囲でしょう。

地中ケーブルからも電磁界はでており、これが地上においても計測されます。

お礼

ありがとうございます。
「導体でなければ反射などという概念はなく、無視出来る範囲」とのことですが、私が最初に触れた記事では、「電波は水面で完全反射をする」とあります。本当の完全反射ではないにしても、水面で完全反射に近い反射をするなら、ガラス面でも完全反射に近くなるのではないかと思ったのですが? 特に入射が反射面に平行に近い場合は完全反射に近くなりませんか?

回答No.1

nekonynan

鏡面反射ですね。水が完全に平面を保つと仮定するすると表面は水面は鏡みたいに成ります。文面にには書かれてませんが理想条件に置いては・・ってのが省略さてれいます。あくまでも平面状態においての説明書きです。

　実際に見れる例としては、湖面に写る逆さ富士の状態です。あくまでも完全反射はするわけは無く、実際には周波数が低いと反射率は落ちます。また周波数が低くなると入射角により反射率は替わります。

　可視光線の周波数が低くれば電磁波と言われる分野に成りますので・・基本的に可視光線と同じ現象が起っていると思えば良いです。

　したがって・・データは完全反射の測定データとはなってない・・・

お礼

早速の回答ありがとうございます。
主として家庭用交流電源から出ている極低周波のあたりを考えています。周波数が低いと反射率は落ちるとのことですが、このあたりではどの程度落ちますか。
また、入射が反射面に平行に近い場合は、完全反射に近くなるのでしょうか。