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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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- 物理学
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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。
お礼
有難うございました、下の３行以外の部分は私の頭では難しいのですが、 波長が長い方が、散乱しにくく遠くまで届く… なるほど、ＡＭラジオとＦＭラジオの違いと同じですね！ ところで、「どちて坊や」で申し訳ないのですが、 なぜ、波長が短いと散乱しやすく、長いと散乱しにくいか、 というのは解明されているのでしょうか？