X線、γ線について

質問

(1)紫外線と赤外線はどちらがエネルギーが高いか？
(2)赤外線と赤外線にはそれぞれどのような効果があるか？
(3)体を作っていいる細胞も原子（分子）の配列でできていると考えると、赤外線、紫外線の効果はどのように考えることができるか？
(4)X線やγ線のエネルギーは赤外線、紫外線に比べるとどうか？
(5)X線やγ線が遺伝子に影響を与えることについての考察。

そえぞれ教えてください。

回答No.4

Tann3

X線、γ線は電磁波で、光（可視光線、赤外線、紫外線など）や電波とは、波長（振動数）が違うだけです。
　電磁波の波長とその呼び方は下記のサイトなどを参照ください。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B3%A2

　電磁波は、波であるとともに「光子」と呼ばれる粒子でもある、というのがアインシュタイン以降の常識です（光量子仮説）。
　1個の光子のエネルギーは、振動数に比例します（従って波長に反比例）。

　ただし、これは「1個の光子」の場合であり、通常は「1個の光子」×「光子の数」で総エネルギーになるので、どういうレベルで比較するかに注意が必要です。

　これで（１）（４）の答は出ますね。

　（２）以降は、「波」の透過しやすさを考える必要があります。波の波長から考えると、同じ障害物が、波長が短くなるにつれて
　　　　壁　→　紙　→　布　→　網　→　ところどころ星がある宇宙空間
のように見えてくるようです。

　そもそも、物質を構成する原子は、原子核の周りを回る電子の軌道の大きさを「野球場」にたとえると、原子核は「野球のボール」の大きさ、電子は「米粒」のようなものだそうです（見たことはありませんが）。つまり、原子の中はスカスカなのです。
　これがマクロ的に見ると、空間を埋め尽くす固体や液体などの「物質」になります。物質を形成する段階で、原子同士が電子を媒体として「分子」を構成したり、規則正しく並んで「結晶」を作ったりするわけです。

　赤外線、紫外線、その間の可視光線にとって、物質は「マクロ」的なレベルで、人間の体は「壁」のような障害物になります。
　赤外線は人体の表面（皮膚）を構成する「水」分子を共鳴させて、熱運動をさせるようです。
　可視光線は、人体の目の網膜や視神経と何らかの相互作用を起こすようです。
　紫外線は、生命の細胞の中まで入り込んで、これを殺す作用（細菌レベルでは殺菌作用）、変異を起こす作用（癌化）があるようです。従って、人体の皮膚細胞には、これが皮膚の奥まで入り込まないよう防御する作用（日焼け）があるようです。
（注：ガラスや水などの「透明」な物質が光を通すのは、この説明とはまた別な性質です。必要なら調べてみて下さい）

　X線、γ線レベルになると、物質はミクロのレベルになり、物質は「布」「網」ぐらいに見えるようです。密度の低いところは通過し、密度の高いところは透過しにくいので、人体内の密度の違いの透過写真が撮れます（レントゲン撮影）。
　ちなみに、X線、γ線は波長の違いと説明しているものもありますが、一般には「原子核由来のものをγ線、原子核の周りを回る電子由来のものをX線」と呼ぶようです。（レントゲン撮影に原子核反応を利用するのは怖いので、通常は電子を電気的に励起させ基底状態に戻るときに発するX線を利用する）
　このうち、透過するものは人体と相互作用しないわけですが、透過しないものは人体と何らかの相互作用をします。細胞を構成する原子核に跳ね返される程度では相手に影響を与えませんが、細胞を構成する原子や分子の電子をたたき出す「電離」だと影響を与えます。人体の約60％を占める水分子の電離であれば影響はありませんが、人体を構成するたんぱく質を電離すると、たんぱく質の分子配列を切断したり、異常を発生させたりすることになります。生体内で修復される場合が多いですが、染色体やＤＮＡに修復不能な異常を発生させたり、異常なたんぱく質が自己増殖してがん化したりすることもあるようです。影響はすぐには現われず、数年、数十年、あるいは生殖細胞の場合には世代を超えて発生することもあり得ます。

　以上のあたりをもう少し詳しく調べて（波長や物質のサイズなどを定量的に）、ご自分なりの考察を加えて、（２）（「紫」外線と赤外線、ですよね？）、（３）、（５）を論じてみてはいかがでしょうか。

回答No.3

shintaro-2

>(1)紫外線と赤外線はどちらがエネルギーが高いか？

E=ｈν　ｈはプランク定数
だから、それぞれの振幅が同じなら紫外線ではあるが

エネルギーは振幅にも依存するので、
ものすごく弱い紫外線と、強力な赤外線とを比べれば、必ずしも紫外線のエネルギーが高いとは言えない。

（４）についても同様

教科書と、資料集とをよく読んでください。

回答No.2

spring135

(1)紫外線と赤外線はどちらがエネルギーが高いか？

紫外線

(2)赤外線と赤外線にはそれぞれどのような効果があるか？

紫外線　分子、原子の結合を切断したり架橋したりする

赤外線　熱線となって照射された物体を温める。

(3)体を作っていいる細胞も原子（分子）の配列でできていると考えると、赤外線、紫外線の効果はどのように考えることができるか？

紫外線　細胞の各部を傷める。

赤外線　熱線となって照射された細胞を温める。

(4)X線やγ線のエネルギーは赤外線、紫外線に比べるとどうか？

X線やγ線のエネルギーは赤外線、紫外線のエネルギーよりずっと大きい。

(5)X線やγ線が遺伝子に影響を与えることについての考察。

遺伝子は４種の塩基が２重らせん上に配列された構造を持ち、これにX線やγ線が当たるとあちこちで配列が乱れ、傷つく。多くの乱れは遺伝子の自己修復機能によってもとの状態に回復するが、一部は残る。これが何らかの異常な症状につながる確率がある。X線やγ線を浴びると成人は癌や死といったことになり、遺伝子うんぬんよりもその治療が問題となるが、卵子や精子（精祖細胞）に含まれる遺伝子が傷ついたまま受精し出産された新生児は先天的な異常を持っている確率は高い。

回答No.1

vsdvihs

(1)紫外線
波長が短いほどエネルギーは高いです。

あとはよくわかりません。