第27回:熱というエネルギー?
電波(マイクロ波)と赤外線が同じものという事で、
電波・赤外線・可視光・紫外線・X線・ガンマ線が同じ電磁波だと認めましょう。(笑)
中学の理科か?高校の物理か?忘れましたが、
「熱」は、分子や原子の運動により発生するとか何とか・・・?(^○^;)
つまり、絶対零度は、物質の分子や原子が運動を停止するのか?
運動していても、電磁波を放出するのに足りないのか?
ってな疑問も湧き上がってくる訳ですが・・・(^_^;)
さて、
絶対零度以上の物質が放出するという「赤外線」
つまり、物質の「温度」自体が『赤外線』というエネルギーを放出して、
その周波数が温度に比例する・・・
逆に言えば、
というか、むしろ?
物質が電磁波を放出しなくなる温度が絶対零度という事ですね。
では、絶対零度で電磁波が放出しなくなる時の周波数・・・
例えば、絶対温度1Kでの周波数は?
プランクの公式
↑で、[T=1]で求める事ができるハズですが・・・
私には計算できません〜!(^○^;)
でぇ〜、ネットからグラフを探してみると、
理想的な黒体が放出する温度ごとの電磁波の周波数は・・・
前にも書いたように、
そのピーク周波数が温度に比例する、
但し、温度が高いほど帯域が広くなる、
こんなグラフになります。↓
↑300Kが摂氏で約27℃で、ピーク波長が10μm(周波数30THz)辺りですね。
つまり、人間は30THzなんて電磁波を放出している訳ですねぇ〜!(^○^;)
で、極低温の電磁波で思い付いたのが、
「宇宙背景放射」(絶対温度2.725K)ぁ〜!o(^o^)o
↑このグラフの横軸は1cm当たりの周期数です。
ピークが”5”をちょっと超えた辺りなので、
10mm÷5.25=波長:1.9mm、周波数:約160GHz
帯域は、波長の長い方で、10÷1.4=約7mm、周波数:42GHz
赤外線が波長1mm以下ですから、
帯域の中心は、もはや電波領域ですねぇ〜(^○^;)
ちなみに、太陽光の周波数分布は可視光領域がピークですが、
波長が長い(周波数が低い)方は、数μmで、
帯域としては、ほぼ赤外線が大半なんですねぇ〜(^_^;)
で、思い出すのが、
光子が「周波数に比例したエネルギー」を持つという事実であり、疑問点。
つまり、周波数に光子のエネルギーが比例する・・・というより、
物質のエネルギー(温度・振動数?)に比例したエネルギーの光子が、
エネルギーに比例した周波数で放出される、
と考えた方が自然と言うか、判り良い気がします。
ところで、
周波数が10倍になれば、単位時間に放射される光子数も10倍になりますが、
同時に、その各々の光子のエネルギーも10倍になるので、
都合、単位時間当たりのエネルギーは、
周波数の二乗に比例する訳ですね。
という事は、例えば・・・
1MHzと1GHzでは、
周波数が1,000倍で、
エネルギーは1,000,000倍(百万倍)になるって事ですよね!(^○^;)
これって、どぉ〜ゆぅ〜事!?
通常の?無線機で考えると、
1GHzの送信出力が、1MHzの100万倍なんて事はありません。(^_^;)
・・・でぇ〜、良ぉ〜く考えると・・・
10Wの送信出力の無線機で考えると、
1MHzでも、1GHzの送信機でも、
同じ出力で送信すると、
個々の光子のエネルギーは1,000倍になっても、
その光子数というか、密度が100万分の1になって、
全体として電波のエネルギーは同じって事なんですねぇ〜、きっと。(^○^;)
【続く】