光の周波数・波長・色計算機
波長を入力して、光の色、周波数、エネルギーを可視化します。
光の周波数と波長：色の科学
光は電磁波の一種であり、その性質は「波長（Wavelength）」と「周波数（Frequency）」によって決まります。私たちが目で見ることのできる光（可視光線）は、電磁波のスペクトル全体のごく一部に過ぎません。
1. 波長と色の関係（可視光線）
人間の目は、約380nm（ナノメートル）から750nmの範囲の電磁波を光として感知します。波長によって、脳は異なる色として認識します。
- 紫 (Violet): 380 - 450 nm
- 青 (Blue): 450 - 495 nm
- 緑 (Green): 495 - 570 nm
- 黄 (Yellow): 570 - 590 nm
- 橙 (Orange): 590 - 620 nm
- 赤 (Red): 620 - 750 nm
380nmより短い波長は「紫外線（UV）」、750nmより長い波長は「赤外線（IR）」と呼ばれ、肉眼では見えません。
2. 周波数とエネルギーの計算
光の速さ（光速 $c$）は常に一定（約 $299,792,458$ m/s）であるため、波長 $\lambda$ と周波数 $f$ は以下の関係にあります。
$$ c = f \lambda \quad \Longleftrightarrow \quad f = \frac{c}{\lambda} $$
また、量子力学において光は粒子（光子）としての性質も持ち、そのエネルギー $E$ は周波数に比例します。
$$ E = h f = \frac{hc}{\lambda} $$
$h$ はプランク定数です。波長が短い（周波数が高い）光ほど、光子1個あたりのエネルギーは高くなります。これが、紫外線が肌にダメージを与える理由です。
3. 主な単位
- ナノメートル (nm): $10^{-9}$ メートル。波長の表示によく使われます。
- テラヘルツ (THz): $10^{12}$ ヘルツ。光の周波数は非常に高いため、THz単位が便利です。
- 電子ボルト (eV): 微小なエネルギーを表す単位。化学結合や半導体のバンドギャップなどで使われます（$1 \text{ eV} \approx 1.6 \times 10^{-19} \text{ J}$）。