• ベストアンサー

遠赤外線と紫外線

本で遠赤外線の効果についての説明を見て疑問に思ったので質問します.よろしくお願いします! 電磁波はその波長によって性質が異なると思うんですけど,なぜ性質が異なるのでしょうか? 私が読んだ本では,「遠赤外線は物質の中まで浸透するのに対し,紫外線は表面にしか作用しない」という記述がありました. 両者の違いは波長だと思うんですけど,波長が長いとなぜ浸透するのでしょうか? よろしくお願いします.

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • ssk0723
  • ベストアンサー率24% (55/229)
回答No.1

簡単に説明します。 ようは、その電磁波が相互作用をするかしないかです。 相互作用するかしないかの境目は、波長と同周期の運動をしているかどうか、電子が同程度のエネルギーを持っているかどうかです。 波の世界では、波長=エネルギーですのでそうなります。 例えばラジオの電波なんかは波長が長いためあらゆるものを通り抜けますよね。これは電波と相互作用するものが少ないからです。 次に遠赤外線。これはちょうど物質を構成している分子の熱伸縮や熱振動の周期と似ているのです。よって、遠赤外線を吸収してその動きを増幅させます。その結果熱振動(つまり温度)が増えるのです。こうして、内部にまで浸透します。 最後に紫外線ですが、これは波長よりエネルギーの観点から見ます。紫外線は波長が短くエネルギーが高いですから、物質の活性化エネルギーを超えてしまい化学反応が起きてしまうのです。この化学変化にエネルギーが使われるため、あまり内部には浸透しません。

MhariMhari
質問者

お礼

回答ありがとうございます. 遠赤外線は分子振動などに吸収される      ↓ 物質の表面を構成している分子の振動に吸収される      ↓ 内部にまでは浸透しない と思ってしまったのですが….私の考えのどこがおかしいのでしょうか?

その他の回答 (3)

  • ssk0723
  • ベストアンサー率24% (55/229)
回答No.4

物質の表面を構成している分子の振動に吸収される      ↓ 熱伝導で、あるいはその分子がさらに遠赤外線を出して内部まで浸透する。 熱伝導は例えばフライパンを下から暖めると取っ手まで熱くなることです。後者のほうは熱放射といって物体の持つエネルギーを電磁波として外に出すことです。こちらは熱したフライパンは手を近づけると暖かく感じることです。 熱が浸透するのはこういった原因が主だと思います。ただ、遠赤外線が全く無いと言うことは無いと思います。 紫外線の補足ですが、これは電子に直接働きかけるために化学反応が起こります。化学反応=電子のやり取りです。

MhariMhari
質問者

補足

回答ありがとうございます. 遠赤外線が連鎖的に伝わっていくということなのでしょうか!?なるほど~そういうことも起こりそうですね!

  • walkingdic
  • ベストアンサー率47% (4589/9644)
回答No.3

>「遠赤外線は物質の中まで浸透するのに対し,紫外線は表面にしか作用しない」 。。。。。。。。どなたがお書きになったものなのかわかりませんけど、まあ、ある意味でそういう傾向がないとは言いませんが.....一般的に成立する話しではないし、遠赤外線と紫外線の違いを説明する文章としては全くもって不適切と思います。 私であれば、こういう表現は不採用ですね。見なかったことにしましょう(笑) 本題の >電磁波はその波長によって性質が異なると思うんですけど,なぜ性質が異なるのでしょうか? についてその本に書かれていることは忘れて(笑)、簡単に説明を試みましょうか。 まず光というのは波です。でその波の周期が早いと紫外線、遅いと赤外線となるわけです。 で波というのは平たく言うと振動して伝搬していく現象ですから、何か物に当たると振動が伝わります。わかりやすく言えば貧乏ゆすりが床などに伝搬して自分の机が揺れて不快だ(笑)となるのと同じです。光も同じで光の振動が物質を揺らして物質を振動させるんですね。 でも更によく調べるとよくその振動が伝わるには、その物質が振動しやすい周波数があることがわかります。一番わかりやすいのは楽器ですね。たとえばギターの弦は特定の周波数にのみ振動しやすいです。 つまり光の振動をよく受け止めて振動する周波数というものが物質にはあって、それゆえ光という波の周期によって、物質の振動の程度が変わるわけです。 難しく言うと物質の振動しやすい周波数を固有振動数とか共鳴周波数という言い方をします。 さて、今度は熱の話しをしましょうか。熱というのは実は物質の原子・分子が振動している現象です。 なのでこの熱による振動の周期と同じ周期、周波数の光を当てると物質は大変よく加熱されます。 実はそれが赤外線の領域なのです。 では紫外線は?というと早すぎて熱の振動とはかなり周波数が違います。 なので大抵の物質ではそれを反射するか、あるいは吸収しても熱になるのではなく、今度は分子の結合を切断してしまうような働きになります。わかりやすく言うと、分子同士がつないでいる手を引きちぎるほど早い振動ということですね。 これはたとえば痴漢に手をつながれたときにふりほどこうとするとき、素早く手を動かしますよね? ゆっくりと動かしても手をほどくことは出来ません。 厳密には不適切なたとえですが、まあそういうイメージでもよいと思います。 こんなところで回答になっていますかね。 あ、ちなみに遠赤外線はよく浸透するなんて表現をしているケースがよくあるのですが、厳密に言うと、たとえば皮膚の表面で吸収したとしても、もともと熱と同じ周波数で皮膚の分子が振動しているので、それは熱伝導という現象で皮膚の深く下まで伝わりますので、そんなところからそういう表現が出たのでしょう。実のところ遠赤外線に対してはほとんどの物質が不透明で、吸収自体は表面近傍で起きているのが普通です。光のまま奥まで伝わるということはないですね。

MhariMhari
質問者

補足

丁寧な回答ありがとうございます. つまり,遠赤外線は分子振動に同調して吸収されて,紫外線は電子のエネルギーを励起させるということですよね!? ちょっと疑問なのですが,さらに調べてみると「車の窓ガラスは紫外線は通さないけれど,可視光と遠赤外線は透過する」という記述を見つけました.これはどういうことなのでしょうか? 電磁波の波長に何か関係があるのでしょうか? ガラスって確か非晶質ですよね!?波長が結晶性とか粒子の大きさとかに関係あるのでしょうか?

  • ssk0723
  • ベストアンサー率24% (55/229)
回答No.2

簡単に説明します。 ようは、その電磁波が相互作用をするかしないかです。 相互作用するかしないかの境目は、波長と同周期の運動をしているかどうか、電子が同程度のエネルギーを持っているかどうかです。 波の世界では、波長=エネルギーですのでそうなります。 例えばラジオの電波なんかは波長が長いためあらゆるものを通り抜けますよね。これは電波と相互作用するものが少ないからです。 次に遠赤外線。これはちょうど物質を構成している分子の熱伸縮や熱振動の周期と似ているのです。よって、遠赤外線を吸収してその動きを増幅させます。その結果熱振動(つまり温度)が増えるのです。こうして、内部にまで浸透します。 最後に紫外線ですが、これは波長よりエネルギーの観点から見ます。紫外線は波長が短くエネルギーが高いですから、物質の活性化エネルギーを超えてしまい化学反応が起きてしまうのです。この化学変化にエネルギーが使われるため、あまり内部には浸透しません。

関連するQ&A

  • 遠赤外線について

    遠赤外線について教えて下さい。 遠赤外線をよく放射する物質として(放射波長 1.050μm)、セラミックや炭化ケイ素がよく知られています。このような波長の遠赤外線を放射させるためには、各々の物質を何度くらいまで加熱すればでるのでしょうか。 また、遠赤外線がでると言われている衣類などは、遠赤外線をどのように放射しているのですか。衣類など加熱することができないので、非常に不思議です。 誰か教えて下さい。

  • 遠赤外線と近赤外線のちがい

    遠赤外線と近赤外線の違いについて教えてください。金属内部まで温める(発熱させる)のは波長の長い遠赤外線なのか波長の短い近赤外線なのでしょうか?ナショ○ルのオーブングリルの説明を見ると遠赤外線で表面を焼き近赤外線で中までふっくらとあります(http://panasonic.co.jp/corp/news/official.data/data.dir/jn061204-2/jn061204-2.html?ref=news)が、他のサイトを調べると遠赤外線が中まで浸透して発熱させると書いてあります。シロートながらに思うのですが電子レンジはマイクロ波ですので波長の長いほうが中まで浸透して発熱するのではないでしょうか?この質問は金属の実体温度をすばやく上げるのに近赤外線が適しているか遠赤外線が適しているかということと表面温度をすばやく上げるのに適しているのは遠赤外線なのか近赤外線なのかという疑問からなのです。よろしくお願いします。

  • 遠赤外線とは・・

    家庭教師をしているものです。マジメで勉強好き(?)の高3の教え子に「遠赤外線って何?」と、ふと聞かれました。何となくは知っているみたいなので詳しく知りたいと言われました。自分でも調べてみると4~1000マイクロメートルの電磁波であり熱線としての性質を持つ。それ以外に教えるべき事ありますかね・・・?知っておられる方、よろしくお願いします。

  • 炭と遠赤外線について

    先日、知人が「炭焼きは食肉などを表面からではなく中から温める(焼く)事は出来ない。って本に書いていた!」と言うのです。遠赤外線効果の弱い黒炭での話しだと思い、それを尋ねると、「本に”備長炭”(白炭)と書いていた。」と言うのです。 本人も、うろ覚えの様で、本も手元にはないので、 ”遠赤外線”や”備長炭”に詳しい方が居られましたら、是非、教えて頂けませんでしょうか? 宜しくお願い致します。

  • 床暖房の遠赤外線について

    ホットカーペットは、遠赤外線をほとんど発しないので輻射熱による暖房効果は期待できず、一方で、床暖房は遠赤外線を発するので輻射熱による暖房効果が(少しは?)期待できると認識しています。 この遠赤外線はどのようにして発生させているのでしょうか?特殊な暖め方をしているのでしょうか? また、ホットカーペットの場合はなぜ遠赤外線が発生しないのでしょうか? (それとも、熱を持つもの全て、そこから遠赤外線が放射されているが、ホットカーペットの熱は波長が短いから直ぐに減衰してしまうからとかでしょうか?)

  • 「遠赤外線」の効果について

    「遠赤外線」の効果について ヒーターの遠赤外線の効果で芯から温まる・炭から出る遠赤外線の効果で内部から暖める。 この効果、明らかに胡散臭いです。 熱源に手をかざしても表面が熱いだけですし、中から温まるのであれば当然暖かくなるはずの手の甲が暖かくなるわけでもありません。 赤外線が肉をある程度透過して中から温まるという話を考えます。 表面から1mm毎に同じ割合で光が減衰したとすれば、 1mmで50%・2mmで50%×50%・3mmで50%×50%×50%・・・ となり、表面が一番暖かくなります。 表面から一定値ずつ減衰したとしても、 1mm30%減・2mmで60%減・3mmで90%減・・・ となり、やはり中から暖まるとは言いがたいと思います。 なぜこんな胡散臭い説明が正しい事として普及しているのでしょうか? 何かすばらしい説明があったのでしょうか? よろしくお願いします。

  • 遠赤外線の効果の根拠とその問題点

    遠赤外線ブームで怪しいと思われる商品も出回っているところですが、特に非加熱の場合が怪しいと思われていると思います。でも、怪しいだけではつまらないので、はっきりして欲しいというのが私の望みです。 そこで、そもそも非加熱の場合の遠赤外線の効果の根拠とその問題点は何か、について知りたいです。特にエネルギーの移動に関してです。 Webで調べても怪しいものが多いのですが、以下のページは信用が置けるような気がしています。 http://www.nippon-heater.co.jp/design/infrared/infrared.html の中程の「2.2 遠赤外線加熱の注意点」のNo.1の解説において 「同じ温度の物質間でも放射エネルギーの分布(分光放射率)により、ある波長域で 一方の放射が強ければ、エネルギーの移動は起こり得ると言える。」 と書かれてあるのですが、これが根拠であり、問題でもあるのかなと思いました。というのは、同じ温度でエネルギーの移動があれば温度が変化し、熱力学第二法則に反すると思います。あるいはこれはある波長域のみの話で、全体としてはエネルギーの移動はないということなのでしょうか? 非加熱の場合の遠赤外線の効果の根拠とその問題点についてお分かりになる方がおられましたら、是非回答をお願いいたします。

  • 遠赤外線の「パネルヒーター」と「ストーブ」の違い

    こんにちは。 過去の質問を読んでそれなりに頭に入れたのですが、単純な疑問が出てきたので教えてください。 暖房器具を購入しようと思い、ネット上の家電店などで色々と商品を見ていたのですが、「遠赤外線パネルヒーター」と「遠赤外線ストーブ」の違いというのは何なのでしょうか? 価格で見ると、かなり後者の方が安いのですが、効果として「遠赤外線」に違いはあるのでしょうか? また、使用時のコストにも違いがあるのでしょうか? ちなみに使用環境は、新築の高層(今冬に引っ越しします)で北向きの部屋、最初はエアコンで部屋を一気に暖め、その後、仕事中(主に夜)は足下暖房と共に、背中の方で暖房器具を使用しようと思ってます。 エアコンは苦手なので、部屋にいる間は使いません。 この状況では「遠赤外線暖房」がいいと思うのですが、どうでしょうか? オイルヒーターはデロンギを持っているのですが、寝室で使用するため(こちらは南向きの部屋なのでエアコンはつけません)、電気代のことを考えて、今のところ二台は持つ予定ありません。 ですが、遠赤外線暖房のコストが高いようなら、オイルヒーターを購入しても良いとは思ってます。 家で仕事をしているため、冬は電気代が高くて困っています。一番良い状態をアドバイスしてください。 どうかよろしくお願いします。

  • 近赤外光について

    近赤外光はエネルギーの低い電磁波でありながら、物質を透過しやすい性質があると書いてあるのですが、なぜ透過しやすい性質があるのか教えてください。 可視光と中・遠赤外線との比較も一緒に教えてくださるとうれしいです。 よろしくお願いします。

  • 電磁波の波長の長さの順とエネルギー

    電子レンジはマイクロ波で温まります。 遠赤外線のカーボンヒーターは、暖かく感じます。 可視光は特に変化を感じません。 紫外線は肌に良くないと聞きます。 レントゲン写真ではX線が体を透過します。 放射線はDNAを破壊する?と聞きます。 電磁波の波長は短い方がエネルギーが大きいと習いましたが…… 私の直感では、遠赤外線やマイクロ波は熱をもたらすので、エネルギーが大きい 可視光はエネルギーが小さい。 放射線や紫外線は人体に影響を及ぼすので、エネルギーが大きい。 というイメージです。 ただ単に、放射される電磁波の量というか、密度の桁が違うだけなんでしょうか? 専門的に学ばれている方には 的外れな質問かもしれませんが ご回答のほど、よろしくお願いします。