光の周波数計算ツールとは?
このツールは、電磁波の波長を周波数に変換します。光をはじめとするすべての電磁波は、真空中を一定の速さ \(c \approx 299{,}792{,}458\) メートル毎秒で進みます。「速さ=周波数×波長」という関係があるため、波長がわかれば、1秒間にある点を通過する波の回数(周波数)を正確に求めることができます。
使い方
光の波長を入力し、単位(ナノメートル・マイクロメートル・ミリメートル・メートル)を選びます。可視光線の波長は、おおよそ 380 nm(紫)から 750 nm(赤)の範囲です。計算結果は、ヘルツ(Hz)と、光の分野でよく使われるテラヘルツ(THz)の両方で表示されます。
計算式の解説
関係式は \(f = c / \lambda\) です。f は周波数(ヘルツ)、c は光速(メートル毎秒)、\(\lambda\) は波長(メートル)を表します。このツールはまず入力された波長をメートルに換算し、その値で光速を割って周波数を求めます。 $$f = \frac{c}{\text{Wavelength} \times 10^{-9}}$$ 波長が短いほど周波数は高く、波長が長いほど周波数は低くなります。
計算例
波長 500 nm の緑色光を例に考えてみましょう。まず単位を換算すると、\(500 \text{ nm} = 500 \times 10^{-9} \text{ m} = 5 \times 10^{-7} \text{ m}\) となります。これを使って $$f = \frac{299{,}792{,}458}{5 \times 10^{-7}} \approx 5.996 \times 10^{14} \text{ Hz}$$ つまり約 599.6 THz と求まります。この値は可視光線のスペクトルにしっかり収まっており、緑色光として知覚されることと一致します。
よくある質問
どんな電磁波でも計算できますか? はい。電波・マイクロ波・赤外線・可視光線・紫外線・X線・ガンマ線のすべてが、真空中では \(f = c / \lambda\) に従います。
ガラスや水の中の光はどうなりますか? 物質中では光は遅くなります。そのため、より正確に計算するには、真空中の光速ではなく、その物質中の速さ(光速をその物質の屈折率で割った値)を使ってください。
なぜ可視光線には THz を使うのですか? 光の周波数は非常に大きく(数百兆 Hz にもなります)、テラヘルツで表すことで桁数が扱いやすくなるためです。