光の波長と熱の関係

 

光の波長と熱の関係

光と熱は、密接な関係があります。

これは、波長(空間を伝わる波(波動)の持つ周期的な長さ)によって物質を通り抜けたり、物質に反射したり、物質を振動させて過熱させたりと、波長によって異なる特性を発揮します。
 

光の波長

可視光線とは、太陽の光や闇夜を照らす光など、私たちが明るい又は物を見るために目に入って明るさを感知させる光(可視: 肉眼で見えること)です。

紫外線や赤外線などの目に見えない光と区別されています。可視光線は、波長380nm~780nm(ナノメートル)、光の色で言えば、青紫から赤までの範囲にある電磁波のことです。

通常、太陽光などの私たちのまわりにある光は無色の光としてみていますが、プリズムなどで波長ごとに 光を分けてみると、いろいろな色の光がかさなりあっていることがわかります。

虹などは、空気中で水分によってプリズム現象によって可視光線が見える状態となっております。
 

図1:波長一覧

波長一覧
 

波長の種類

紫外線:~380nm(肌が焼ける波長)
可視光線:380nm ~780nm (目に見える光の波長)
近赤外線:780nm~2500nm(物を温める波長)
遠赤外線:2.5μm~220μm(物を温める波長)
 

太陽に含まれる光エネルギー

太陽光には、どのくらいの光の波長が含まれているか?

Solar_Spectrum_jp

太陽光が太陽から放たれて地上に到達するまでの時間は約8分17~19秒。

地球に到達した太陽光線の1時間あたりの総エネルギー量は20世紀後半の世界の1年間で消費されるエネルギーに匹敵。

そのエネルギーの地上での内訳は、

  • 地上で熱に変わってしまうエネルギーは約45%
  • 海中に蓄えられるエネルギーは20数%
  • 風や波を動かす原動力へ変わるエネルギーは0.2%程度
  • 光合成に使われるエネルギーは0.02%程度
  • 宇宙へ反射してしまうエネルギーは30%程度

 

波長と熱の関係

上記の赤外線領域の波長は、物質を加熱する作用があります。

これは、赤外線によって物質の分子が刺激されて、分子間運動が激しくなるため熱が発生します。(熱とは?を参照)
 

エコサーモコートと光の波長の関係

エコサーモコートは、特殊な成分によって、熱となる波長を吸収する特性を持っております。

エコサーモコートをガラスに塗ると、外側から入ってくる熱(例えば、太陽光の熱)や室内から出ていく熱(暖房の熱)などをのエコサーモコートに含まれている特殊な金属成分が熱を吸収してしまい、室内外への熱移動を少なくします。

熱移動が少なくなったガラス部は、夏は屋外から熱が入りにくくなるため、室内のエアコンが良く効くようになり電気代を安くしながら涼しくすることが出来ます。また、冬場は室内から逃げる熱をエコサーモコートで吸収することで、室内の温度が直接外に逃げないようにしています。