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青空と夕焼けと光の波長。
青空は波長の短い光が散乱するからだそうですが、 波長の短い電磁波の方が強いエネルギーを持っているのですよね? なぜ、エネルギーの強い波長の光の方が大気中の微粒子に反射して、 その逆は起こらないのでしょう? また、朝夕は赤みがさすのは、突き抜ける大気の層が厚くなるので、 長い波長の光しか届かなくなるからだそうですが、 なぜエネルギーの弱い光である赤の方が遠くまで届くのでしょう? よろしくお願いします。
- nightingale
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”電磁波のエネルギー”って”フォトン1個のエネルギー”のことを意味しているのでしょうか。そうすると、フォトン1個のエネルギーは E=hv=プランク定数×周波数 ですから、確かに波長の短い方が大きいです。 ”電磁波のエネルギー”と”フォトンエネルギー”は混同しやすいのですが、一言に”電磁波のエネルギー”っていうと、波動のエネルギーのことです。すなわち、電場の振幅の自乗に比例します。 物質の光吸収では、バンドギャップに相当する振動数のフォトンが吸収されるので、光子を単位にして考えることが必要になります。 電磁波エネルギーP、周波数vの電磁波中の、フォトンの個数Nは、次式のように求まります。 N=P/E=P/(hv)=[電磁波のエネルギー]/[フォトン1個のエネルギー] ってなかんじです。 例えば、波長400nmと800nmのレーザー光が両方とも1Wのパワー(電磁波のエネルギー)を持っていたら、フォトンの個数は、800nmの光の方が2倍多くなります。 で、質問では、エネルギーの弱い光(赤側)の方が大気を通り抜けやすいのはなぜか?ということです。今は、光吸収の話はしていませんので、フォトンエネルギーは基本的に関係ないです。ここで重要なのは、あくまで波長です。 ご存じの通り、短波長の電磁波の方が散乱を受けやすいので、やっぱり長波長の光が透過しやすいのです。
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