サンダーＳＰ さんの書込 (2006/02/18(Sat) 17:23)

光（電磁波）の振動数についての質問です． 光波の振動数の（理論上の）最高値と最低値を調べていたのですが，どこにも触れられておらず，探索しても光電効果か企業の技術開発についてのものばかりです．

＊最低値に関する疑問 振動数はよく整数だと聞きますが，だとしたら振動数の最低値は１Ｈｚになりますよね．それだと波長が約2.99X8Eになりますが，これは光が１秒間に進む距離で，人間が勝手に定めた時間の単位に依存しているため，不自然な感じがしてならないのですが．それとも時間の基準がそこから決められ，Ｃｓのなんとかの周波数も決められたのでしょうか？

＊最高値に関する自分なりの考え この場合光は波の性質を持っており，波は単振動で考えられるから，角運動から導かれる．（何かの本で，全ての光は電子の回転運動から発生すると聞きました．） そして光はミクロに関係する性質を持つから，その波長もしくは角速度は量子力学の深く関わり，プランク定数等に関わる値ともなる．その場合，次元解析の考え方から，プランク定数を距離と質量の次元を持つ値で割った値かなにかになる．

光と量子についてはどちらもまだ高校レベル程度で，知識に乏しいのですが，どうかお願いします．

篠原 さんのレス (2006/02/18(Sat) 20:06)

はじめまして． 篠原です．

まず，光の振動数の上限，下限があるなんてこと，私は聞いたことも無いのですが，そのようなことをどのような経緯で調べているのでしょうか？ 私は，光の振動数の上限，下限など，ないと思うのですが・・・． 授業か何かの課題であれば，その問題すべてを載せていただいたらわかるかもしれませんが・・・． たとえば，「空気中を伝播する光」に限るのであれば，遠紫外領域の光は酸素に吸収されて伝播されませんし，低い周波数の光では，雨滴に吸収されるなどの影響により，空気中を伝播できる光は限られた波長帯のものとなります．

また，周波数は整数である必要は全くありません． 1Hz以下の波でも，（理論的には）作ることは可能でしょう． 1Hz以下の周波数の電磁波を伝播させることは，なかなか難しい気がしますが・・・

また，「最高値に関する自分なりの考え」は，すみませんが理解することが出来ませんでした．

いずれにせよ，質問自体に私は疑問を感じます． 質問の中で「光の周波数に上限，下限がある」ということが，前提になっていると思いますが，このこと自体をもう一度検討されてはいかがでしょうか？

サンダーＳＰ さんのレス (2006/02/18(Sat) 21:38)

＞まず，光の振動数の上限，下限があるなんてこと，私は聞いたことも無いのですが，そのようなことをどのような経緯で調べているのでしょうか？

課題などではなく，ただ本とかを読んでいる時に，光の振動数について，普通１ＫＨｚから１ＴＨｚの間ぐらいまでしか（本やネット上の）図とかに示されてないため，さらにその両外側について気になっただけです．

＞質問の中で「光の周波数に上限，下限がある」ということが，前提になっていると思いますが，このこと自体をもう一度検討されてはいかがでしょうか？

確かに上限下限を前提にしているかもしれません．しかし無いとしても，それが私の求めている結論になります． それはあくまで理論上の話として考えており，空気中を考慮に入れたり，その他技術的な面は一切無視した状態なので，もし，篠原様のおっしゃる通り，上限と下限を限定する必要がないのなら，それで構いません．質問の幅を広げれば，光の振動数に上下限はあるのか？という事にもなりますので．

＞また，「最高値に関する自分なりの考え」は，すみませんが理解することが出来ませんでした．

これはこちらの責任で，量子力学に関する知識不足からもの凄くいい加減な仮定でした．ちなみに高１ですので，当然量子力学とかは現在独学で勉強しており，知識も曖昧となっております．そのため間違いをこういう場で指摘していただく事は，すごく勉強になります．

やかん さんのレス (2006/02/18(Sat) 22:17)

サンダーＳＰさん，篠原さん，こんにちは！ とっても面白い質問ですね．

＞振動数はよく整数だと聞きますが

う〜ん，エネルギーが，hνの整数倍になる，の事でしょうか？ 時間の単位はおっしゃる通り，現在セシウム原子を使って定義されていますが 元々は，地球の自転や公転周期を元に決めたのだと思います．したがって，仰せのごとく”秒”は人間が勝手に作った時間の単位，従って，きりよく振動数は整数にならないと思います．

＞光の振動数に上下限はあるのか？

もちろんないよ，と言いたいところですが，そう言えば本当にないのかな？ いくらでも上，いくらでも下は理論上の事で，世の中，光速や絶対温度や，プランク定数やいろんな有限の値が存在しますから，絶対上下限ないのかなあ・・・．