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電球や炎から光が発生する理由

電磁波」と言うと難しく聞こえますが、テレビや携帯電話で使われている電波のことです。
電波と言うと、トランジスターやICといった半導体素子を使って発生させるものだというイメージが強いので、照明に使われている電球で起きるというと不思議な気がしますね。

通常の電波発生法

電波(電磁波)は、電界を発生させると磁界が発生し、この磁界が電界を発生させ、この電界が磁界を発生させる、というように電界と磁界が交互に発生と消滅を繰り返して伝わるものです。 電界と言うのは「電気的な力」が作用する空間です。
たとえば、銅製のエナメル線に電気を流すと、エナメル線を中心として同心円状に磁界が発生します。
電磁石がつくられる訳ですが、磁界が発生したときにその磁界の変化が電界を発生させ、それが今度は磁界を発生させて、というようにこの瞬間だけ電波となって伝わっていきます。
この瞬間だけというのは、エナメル線に流した電気がこの時しか変化しないためにその周囲に発生した磁界も変化しないので、この磁界によって電界が発生しないからです。
エナメル線を何十回何百回と巻いて作ったコイルの中で棒磁石を動かすと電気が発生しますが、棒磁石を動かさなければ電気が発生しないのと同じです。
そこで、継続的に電界と磁界の発生消滅を繰り返させるために、トランジスターなどの半導体を使って電流の向きが周期的に変わる交流をつくって電波を発生させています。

電球による電磁波の発生とは

電気は電子です。電子が動けば電気が流れると言います。
電気が流れれば周囲に磁界が発生し、磁界が変化すればその周囲に電界が発生します。ということで、電波を発生させるためには 物質中の電子を何らかの方法で右往左往動かせば変化する磁界が発生し、これから変化する電界が発生して、と電波が継続的に発生します。
白熱電球はフィラメントに電気を流して熱を発生させ、この熱で電子を振動させて可視光(目で見える周波数の電磁波)を発生させています。
ロウソクや焚き火から光が出るのも、熱を発生させるのに電気を使わないだけで同じです。

LED電球は、電子に電気エネルギーを直接与えて電子をエネルギーの大きな位置に上げ(励起状態)、 この電子が元のエネルギー位置(基底状態)に下りるときに余分なエネルギーを光として放出することを利用しています。
LED電球は白熱電球と異なって熱を発生させる必要が無く、また、白熱電球のように可視光より波長の長い赤外線を放出しないので、 その分のエネルギーの浪費がないために消費電力が極めて少ないのです。






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