光は最終的にどうなりますか？

質問

ライトをつけたり、火を灯したり、太陽によって等によって、一度発生した光は最終的にはどうなるのですか？
永遠にどこぞへ飛び続けるんですか？光も風化したりするのですか？
例えば、光を通さない物体で完全に密閉された空間でライトを一回つけると、その光はずっとその空間の中をあっちこっち反射し続けて、ライトを消しても光が見えたりしますか？

回答No.5

kagakusuki · ベストアンサー

回答番号ANo.1です。

>光が熱になるというのはどういうことですか？
>虫眼鏡で太陽の光を集めて燃やす、みたいな状態ですよね？

　その通りです。
　物質は原子という粒から出来ています。
　原子は原子核と、原子核の周りを回っている電子という粒子によって成り立っています。
　原子核は陽子という粒子と、電気を帯びていない中性子から出来ています。
　電子はマイナスの電気を帯びているのに対し、陽子はプラスの電気を帯びていて、電子と陽子の帯びている電気の強さは、プラスマイナスの符号が逆なだけで、強さは同じです。
　原子には幾つもの種類があり、原子の種類によって、原子核の中の陽子の数や、原子核の周りを回っている電子の数は違っています。
　そして、光は電気を帯びた粒子に吸収される性質があります。
　物質に光が当たった場合、原子核の周りを回っている電子が光を吸収します。
　光はエネルギーを持っていますから、光を吸収した電子はエネルギーが増します。
　その電子は原子の一部ですから、電子のエネルギーが増えれば、原子のエネルギーが増える事になります。
　エネルギーが増した原子は、動く速度が速くなります。
　熱とは、原子や、「複数の原子が結び付いた」分子という粒子の、運動エネルギーの事ですから、原子の動きが激しくなるという事は、熱エネルギーが増えたという事と同じ事になります。
　つまり、物質が光を吸収すると、その物質が持つ熱が増えるという事です。
　尚、金属などが光を反射するのは、光のエネルギーを吸収して、エネルギーが高くなった電子が、そのエネルギーを、光のエネルギーに変えて、直ちに放出しているからです。
　それから、物質を構成している原子は、原子の状態によって、吸収し易い光の波長が異なって来ます。
　空気や水、ガラスなどの様に、透明な物質は、原子の状態が原因で、目に見える波長の光を吸収し難いため、光が透過するのです。

>波長と振動は別物ですよね？

　関連はありますが、別のものです。
　振動は周期的な変動の事で、光の場合は、電場と磁場の周期的な変動が波として空間を伝わって行くものです。
　又、光は、波としての性質の他に、粒子としての性質も併せ持っています。
　この様な、波と粒子の性質を併せ持っているものを、量子と言います。
　光は、数多くある量子の種類の中の一種です。
　波長は、波が空間を伝わって行く場合において、波の山から山まで、或いは、谷から谷までの間隔（距離）の事です。

>光と紫外線と電波の違いは波長の差だけ、というわけですか？

　はい、その通りです。

>放射線も似たようなものですか？

　放射線にも幾つかの種類があり、その中の一つであるガンマ線は、波長が極めて短い光の一種ですが、それ以外の放射線は、光ではありません。

お礼

なるほど！詳しい説明ありがとうございます。
良く理解できました。

回答No.6

noname#175206

>ライトをつけたり、火を灯したり、太陽によって等によって、一度発生した光

　そうですね、光は電池や火や太陽の核融合といったエネルギーを使って、何もない所から、突如として発生しますね。

　その光は、ガラスなど透明なものはいいとしても、不透明な光を通さないものにぶつかったら、そこを照らして、反射できなかった光はですが、やっぱり突如として無くなってしまいます。

　無くなるだけなのかというと、そんなことはありません。光は、作られるときに使われたエネルギーを持っています。エネルギーは絶対になくならないことが物理学で分かっています。

　では、消えた光のエネルギーはどこへ行ったかというと、ぶつかったものを暖めます。つまり熱エネルギーに変わって、光自体は消えて行きます。

　もちろん、光をなにも遮らない間は、あるいは、100％反射できれば、無くならずに進み続けます。

お礼

ありがとうございます。
よく理解できました。

回答No.4

fxq11011

物質の介在がないエネルギーがありそうです。

回答No.3

srafp

> 例えば、光を通さない物体で完全に密閉された空間でライトを一回つけると、
> その光はずっとその空間の中をあっちこっち反射し続けて、
> ライトを消しても光が見えたりしますか
提示されたのが仮想空間だとしての素人考えですが
１　その空間を構成する「光を通さない物質」（以降、単に『壁』と書きます）に光が衝突（ぶつかった）した際に、衝突前に光が持っていた運動エネルギーの一部が壁に移動する。
２　壁にぶつかった後の光はエネルギー量が減るので、簡単に書くと光量が落ちる。［波長も伸びている］
３　この仮想空間内が閉鎖された系であるならば、壁が光から受取った運動エネルギーは熱エネルギーに変わり、光を発する。
４　１～３を繰返す事で当初は可視光線の範囲内であった波長が、波長が伸びて可視光線から外れる。最後はプランク定数の関係で、多分、光は最低限エネルギー状態における波長で落ち着く。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC

回答No.2

noname#154114

光は物に当たったり反射すると光量が減ります。

地上では大気があるので何もないようにみえても
空気などにあたって徐々に光量が減ります。

逆に宇宙では真空なので物がない限りはそのまま
進んでいきます。その為に何光年離れた星の光も
見えるのですが、この場合は大気圏も通過して
見えるので最初から相当な光量があると考えてください。

空気が存在する大気中ではすでに鏡など反射した
時点で光量は減って、更に空気への接触から
その距離とともに減るわけです。

判りやすいもので言えば、電気です。
永遠と長さがある電線に電気を流すとある長さまでは
電気が確認できますが、距離に伴って電線の抵抗も
高くなるので徐々に電気が少なくなります。

長い距離、電気を通すためには相当な電圧がある
電気でなければいけません。

光についても同様です。

仮に光が永遠と減らずに進むならば、光通信システムでは
まず、中継や増幅などが省かれてよいことばかりでしょう。

※光通信は速度が注目されて完成されたものです。
　 光ファイバーも比較的に光が通過しやすい電線みたいなものです

お礼

ありがとうございます。

光が減る、というのはどういうことなのでしょうか？
なにか別のものに変移するのですか？それとも単純に消えて、無くなるのですか？

回答No.1

kagakusuki

>光を通さない物体で完全に密閉された空間でライトを一回つけると、その光はずっとその空間の中をあっちこっち反射し続けて、ライトを消しても光が見えたりしますか？

　いいえ、光を通さない物質であっても、当った光を完全に全て反射出来る訳ではありませんし、空気中のほこりに等によっても光は吸収されますから、永遠に反射し続ける事は出来ません。
　吸収された光は、熱に変わってしまいます。

　例え宇宙空間であっても、完全な真空ではなく、極僅かながら、ガスや塵がありますから、僅かずつ弱くはなって行くものと思われますが、少なくとも、一部の波長の光を除けば、百数十億光年くらいの距離は飛び続ける事は判っています。
　この宇宙が出来てからは、未だ137億年位しか経っていませんから、137億光年以上飛び続けている光というものは、未だ存在していません。

　又、宇宙の空間は膨張し続けていますから、何十億年という長い時間飛び続けている光は、空間の膨張の影響で、波長が長くなり、赤外線や電波に変わって行く事になります。
　宇宙空間にも僅かながら水素ガスが存在していますから、空間の膨張で波長が引伸ばされた光が、水素原子に吸収され易い波長になった処で、宇宙空間に漂う水素に吸収されてしまうかも知れません。

お礼

ありがとうございます。

光が熱になるというのはどういうことですか？
虫眼鏡で太陽の光を集めて燃やす、みたいな状態ですよね？光の波長が分子、原子の振動に影響を及ぼすのですか？
波長と振動は別物ですよね？似たようなものですか？

＞　又、宇宙の空間は膨張し続けていますから、何十億年という長い時間飛び続けている光は、空間の膨張の影響で、波長が長くなり、赤外線や電波に変わって行く事になります。

光と紫外線と電波の違いは波長の差だけ、というわけですか？放射線も似たようなものですか？