電磁波（光）　－電波～光線－　まとめ

　狭義の光は可視光線、より広義の光は赤外線～γ線（ガンマ線）、もっと広義の光は電波含む電磁波。
　電波は光の一種、光は電波の一種。

　・　波長　λ　［m］
　・　周波数（振動数）　f　[Hz] ＝ [回／s]
　　　周期　T ＝ 1／f [s／回]

　・　電磁波の速度（光速）　c ＝ fλ　[m/s]
　・　光速不変（一定）　c ＝ 約30万[km/s] ＝ 約3.0×10⁸[m/s]

　波長　長い　⇔　周波数　低い（振動数　小）
　波長　短い　⇔　周波数　高い（振動数　大）

電磁波の分類

　波長の長いほうから短いほうへ、
　周波数の低いほうから高いほうへ
　並べると

　電波
　　極超長波
　　　周波数：3kHz以下
　　　波長：100km以上
　　超長波　VLF
　　　周波数：3kHz－30kHz
　　　波長：100km－10km
　　長波　LF　Low Frequency　・・・　低周波
　　　周波数：30kHz－300kHz
　　　波長：10km－1km
　　　用途：電波時計、
　　中波　MF　Medium Frequency
　　　周波数：300kHz－1MHz（＝1000kHz）－3MHz
　　　波長：1km－100m
　　　用途：AMラジオ、
　　短波　HF　High Frequency　・・・　高周波

　　マイクロ波

　短波～マイクロ波は下のほうにまとめた。
　電波は周波数3THz（波長0.1mm）まで。

　赤外線　IR　InfraRed
　　波長：1mm（＝1000μm）－約780nm（＝0.78μm）
　　　※　1μm＝1000nm（ナノメートル）
　　周波数：300GHz（＝0.3THz）－約385THz
　　電波に近いほうが遠赤外線
　　　波長1mm－0.1mm（＝100μm）はサブミリ波
　　可視光線に近いほうが近赤外線
　　用途：ヒーター、赤外線リモコン、光学センサー、

　可視光線　・・・　「我々」ヒトの目に見える光
　　波長：約780nm－約380nm
　　　※　上限・下限ともに個人差あり
　　周波数：約385THz－約789THz

　　赤
　　・
　　・
　　・
　　紫

　紫外線　UV　UltraViolet
　　波長：380nm（＝0.38μm）－10nm
　　可視光線に近いほうが近紫外線
　　Ｘ線に近いほうが遠紫外線
　　用途：光学センサー、殺菌、　

　Ｘ線（エックス線）　・・・　放射線
　　波長：10nm－10pm－1pm
　　　※　1nm＝1000pm（ピコメートル）
　　波長の長いほう（紫外線に近いほう）が軟Ｘ線
　　波長の短いほうが硬Ｘ線。ガンマ線と領域が重なる
　　用途：レントゲン写真、

　γ線（ガンマ線）　・・・　放射線
　　波長：約10[pm]以下

　波長の短いほう、周波数の高い（振動数の大きい）ほうが
　・　直進性　強
　　　障害物の裏へ回り込みにくい（届きにくい）

　電波は周波数で表されることが多い。
　赤外線～γ線の光線は波長で表されることが多い。
　紫外線の振動数：約789THz－30PHz
　　※　1PHz（ペタヘルツ）＝1000THz
　Ｘ線の振動数：30PHz－30EHz－300EHz
　　※　1EHz（エクサヘルツ）＝1000PHz
　γ線の振動数：30EHz以上

　c ＝ fλ = 約3.0×10⁸[m/s]なので、
　周波数　f ＝ 1GHz（＝1000MHz） ＝ 10⁹Hzの場合、
　　波長　λ ＝ c／f ＝ 3.0×10⁸／10⁹ ＝ 0.3m
　f ＝ 300MHz ＝ 3.0×10⁸の場合、
　　λ ＝ 1m
　f ＝ 30GHz ＝ 3.0×10¹⁰の場合、
　　λ ＝ 0.01m（＝10mm＝1cm）

　波長の短いほう、周波数の高い（振動数の大きい）ほうが
　・　エネルギー　大
　狭い範囲に波が詰まっている（硬そうな）イメージ。

　電磁波（光）は波であって粒でもある。
　だが、質量を持たない。
　放射線のα線（アルファ線）、β線（ベータ線）は質量を持つ粒子線。

　質量　m=0だと運動エネルギー　E ＝ (1/2)mv²が０になってしまう。
　だが、エネルギー０ではない。E ＝ hf。
　　周波数fはたいてい振動数νで表される。E ＝ hν ＝ hc／λ。hはプランク定数。
　振動数の大きいγ線がエネルギー最大。

　振動数300EHzのγ線のエネルギー　Eは、
　300[EHz] ＝ 3.0 × 10²⁰[Hz]（＝[回／s]）と
　h ＝ 6.626×10^-34[J・s]を掛けて
　E ＝ 1.99×10^-13[J]
　電子ボルト　[eV]という単位に換算すると
　　※　1[eV] ＝ 1.602×10^-19[J]
　E ＝ 1.24×10⁶[eV] ＝ 1.24[MeV]
　もっと高エネルギーのGeV単位のγ線も存在する。
　宇宙には超高エネルギーTeV単位のγ線も存在する。

短波、マイクロ波、……

　短波　HF
　　周波数：3MHz－30MHz
　　波長：100m－10m
　　用途：無線通信、

　超短波　VHF　Very HF
　　周波数：30MHz－300MHz
　　波長：10m－1m
　　用途：無線通信、FMラジオ、
　　　以前TV（地上アナログ放送）

　マイクロ波
　　周波数：300MHz（＝0.3GHz）－30GHz
　　波長：1m－10mm
　　マイクロ波の領域はまちまち。
　　センチ＞ミリ＞マイクロなので、波長がμmのサブミリ波までが本来マイクロ波だが、ミリ波・サブミリ波と分けられていることが多い。
　　UHFと分けられていることもある。その場合、マイクロ波＝センチ波。

　　極超短波　UHF　Ultra HF
　　　周波数：300MHz－1GHz（＝1000MHz）－3GHz
　　　波長：1m－100mm
　　　用途：無線通信、移動通信、TV（地上デジタル放送）、レーダー、

　　　電子レンジ（マイクロ波加熱）が2.4GHz帯使用

　　センチ波　SHF　Super HF　・・・　狭義のマイクロ波
　　　周波数：3GHz－30GHz
　　　波長：100mm－10mm（＝1cm）
　　　用途：無線通信、移動通信、レーダー、マイクロ波センサー、

　ミリ波　EHF　Extra HF
　　周波数：30GHz－300GHz
　　波長：10mm－1mm
　　用途：レーダー、ミリ波センサー、
　　　移動通信　5G（一部）が28GHz帯使用。ミリ波の外だがミリ波扱い

　Very、Ultra、Super、Extra
　長波側もULF、SLF、ELFがある。ULFが極超長波、SLFが極極超長波、ELFが極極極超長波になるが、全て極超長波とされていたり、ELFが極超長波とされていたり、まちまち。

　サブミリ波
　　周波数：300GHz－3THz
　　波長：1mm－0.1mm

　電波は周波数3THz（波長0.1mm）まで。
　3THz以上は赤外線、…だが、3THz以下のサブミリ波も赤外線の領域と重なる。

　テラヘルツ波
　　次世代移動通信　6G（Beyond 5G）の話題で見かける機会が増えた。
　　波長の単位ではなく周波数の単位がついた名称。領域もまちまちなのでややこしい。
　　サブミリ波とほぼ同じだったが、もっと広く
　　周波数：100GHz（＝0.1THz）－10THz
　　波長：3mm－0.03mm
をテラヘルツ波とする説明が多い。
　　10THzは赤外線の領域。

　　うち周波数：100GHz－1THz（＝1000GHz）がサブテラヘルツ波。
　　波長：3mm－0.3mm。