Biophysics · 04.01

電磁スペクトル

The electromagnetic spectrum

🧠 電磁スペクトルは、同じ本質をもつ電磁波electromagnetic wave電磁波（electromagnetic wave）electromagnetic wave（電磁波）を周波数または波長で連続的に並べたものである。

電磁波を周波数で並べる

電波radio wave電波（radio wave）radio wave（電波）からガンマ線gamma rayガンマ線（gamma ray）gamma ray（ガンマ線）まで真空vacuum真空（vacuum）vacuum（真空）中の速度は同じだが、周波数、波長、光子エネルギーが異なる。境界は便宜的で重なりうる。

スペクトル上の位置を1光子が運ぶ量へ読み替えるには、光子エネルギーとeV尺度を用いる。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='radio wave'>電波</span>"]
  B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='microwave'>マイクロ波</span>"]
  C["赤外線"]
  D["可視光"]
  E["紫外線"]
  F["X線"]
  G["γ線"]
  A --> B
  B --> C
  C --> D
  D --> E
  E --> F
  F --> G

波長・周波数・光子エネルギー

c=f\lambda,\qquad E=hf=\frac{hc}{\lambda}

波長が短いほど周波数と光子エネルギーは高い。

境界が連続的である理由

量子化quantization量子化（quantization）quantization（量子化）された電子状態が原子間結合へつながる過程は、一次結合primary bond一次結合（primary bond）primary bond（一次結合）と二次結合secondary bond二次結合（secondary bond）secondary bond（二次結合）で具体化する。

可視域visible range可視域（visible range）visible range（可視域）は全スペクトルのごく狭い範囲。
X線とγ線は波長では重なることがあり、発生起源で区別する。
電離能は主に1光子のエネルギーに依存する。

医学・測定への応用

診断画像、放射線治療、分光法spectroscopy分光法（spectroscopy）spectroscopy（分光法）、MRIは異なる領域を利用する。

まとめ

電磁スペクトルは、同じ本質をもつ電磁波electromagnetic wave電磁波（electromagnetic wave）electromagnetic wave（電磁波）を周波数または波長で連続的に並べたものである。
可視域visible range可視域（visible range）visible range（可視域）は全スペクトルのごく狭い範囲。
診断画像、放射線治療、分光法spectroscopy分光法（spectroscopy）spectroscopy（分光法）、MRIは異なる領域を利用する。