波に乗る：音と光の現象
波（音と光）は、音と光の現象に焦点を当て、異なる波の性質と振る舞いを研究し、エネルギーが空間と物質を伝わる仕組みを理解することを目的としています。音波は、圧縮と展釈によって特徴付けられる、機械的な縦波であり、伝わるためには媒質を必要とします。一方、光波は電磁波の横波であり、真空中を伝わるため、こだま、虹、その他の波に基づく現象の背後にある原理を明らかにします。
Waves (Sound & Light) の概要
波は、音と光の文脈における特性と特定の振る舞いによって定義されます。以下に概要を示します。
- 波の性質: 波の振る舞いを定義する波長、周波数、振幅、速度といった特性。
- 音波: 媒質を伝わる縦波であり、圧縮と展釈によって特徴付けられます。
- 光波: 真空中を伝わる電磁波の横波であり、反射と屈折といった特性を示します。
- 波の現象: 音と光の両方で観察される干渉、回折、ドップラー効果といった振る舞い。
Waves (Sound & Light) の例
Wave Properties の例
- 音波の周波数は 440 Hz（音符 A の音程）で、空気中での波長は 0.78 m です。
- 真空中の光波の速度は 3 × 10⁸ m/s で、赤色の光の波長は 700 nm です。
- 振幅が高い波ほど、より大きな音やより明るい光を生成します。
Sound Waves の例
- ギターの弦が振動し、音楽の音符として聞こえる音波を作成します。
- 音波が壁に反射して戻ることでエコーが発生します。
- 超音波は 20 kHz で、医療画像化に使用されます。
Light Waves の例
- 太陽光は横波として空間を伝わり、白い光として見えます。
- プリズムは光を屈折させ、虹の色に分解します。
- 極化サングラスは光波をフィルタリングして、眩しさを軽減します。
Wave Phenomena の例
- 干渉: 2つの音波がわずかに周波数が異なる場合にビート音を生成します。
- 回折: 光が角を曲がってパターンを形成します。
- ドップラー効果: 救急車が近づく際にサイレンの音程が上昇します。