光のしくみ

マクスウェルが電磁波の概念を導入すると、すべてがうまくいったのです。 科学者たちは、波の構造と機能に基づいて、波長や周波数などの用語や概念を使って、光の完全な実用モデルを開発できるようになったのです。 そのモデルによると、光の波にはさまざまな大きさがあります。 波の大きさは、波長として測定される。波長は、連続する波上の対応する任意の2点間の距離であり、通常はピークからピーク、またはトラフからトラフに対応する距離である。 私たちが目にする光の波長は、400〜700ナノメートル（10億分の1メートル）です。 しかし、電磁波の定義に含まれる波長の範囲は、ガンマ線のような0.1ナノメートルから、電波のようなセンチメートルやメートルにも及びます

光波には多くの周波数があります。 周波数とは、任意の時間間隔、通常は1秒間に空間のある点を通過する波の数である。 1秒あたりの周期(波)、またはヘルツという単位で測定されます。 可視光線の周波数は色と呼ばれ、赤に見える430兆ヘルツから紫に見える750兆ヘルツまである。 また、可視光線以外にも、電波のように30億ヘルツ以下のものから、ガンマ線のように30億ヘルツ（3×1019）以上のものまで、全周波数帯域があります。 高い周波数の光は高いエネルギーを持ち、低い周波数の光は低いエネルギーを持ちます。 つまり、ガンマ線は最もエネルギーが大きく（人間にとって非常に危険なものの一部）、電波は最も小さいのです。 可視光線の中では、紫色が最もエネルギーが高く、赤色が最もエネルギーが低いです。 この周波数とエネルギーの範囲全体を電磁波スペクトルと呼びます（下図）。

これで話は終わりかもしれないが、アルバート・アインシュタインが高速化する光波を見過ごすことはできなかった。 20世紀初頭の彼の研究により、光は結局粒子なのではないかという古い考えが復活したのです。