電磁波: 波長と種類
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このページの最終更新日: 2024/02/14- 概要: 電磁波とは
- 電磁波の波長と種類
- モバイル通信方式
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概要: 電磁波とは
ここは本来、電磁波 electromagnetic wave についての基礎的なページにする予定であるが、通信技術関係の情報を整理する必要があったので、そちらをまとめることにした。
理化学辞典 (Amazon) では、「真空または物質中を電磁場の振動が電波する現象をいう」と定義されている。つまり、電磁波とは、電場と磁場の変化を伝播する波動のことである。
電場と磁場は互いに垂直であるため、電磁波は図 (3) のようにこれらを x 軸および y 軸に、波の進行方向を z 軸にして表されることが多い。
電磁波の波長と種類
波動である電磁波によって、波長 wavelength および周波数 frequency は重要なパラメーターである。これらのパラメーターによって次のように分類されている。
なお、それぞれの波長の境界に統一的な基準はなく、分野や国によって異なる可能性があるので注意すること。
波長 (nm) | 名前と特徴 |
---|---|
< 0.01 |
ガンマ線 |
0.01 - 10 |
X 線 |
10 - 380 |
紫外線 Ultraviolet, UV。 |
380 - 760 |
可視光線。 |
760 - 1 x 106 |
赤外線。 |
105 - 109 |
マイクロ波。一般に、これよりも長い波長の電磁波が「電波」と呼ばれる。この表に見るように、以下の分類よりも範囲が広く、さらに細分化されている。
|
109 - 1010 |
超短波 |
1010 - 1011 |
短波 |
1011 - 1012 |
長波 |
1013 - 1014 |
超長波 |
1014 - 1017 |
極超長波 |
それぞれの波には、全体として以下のような特徴がある。
- 波長が短いほど、光子のもつエネルギーは大きい。γ 線や X 線は電子に直接作用する。
- それらよりも波長が長い可視光線や赤外線は、分子に吸収されて熱振動に変わったり、化学反応を引き起こしたりする。
- 波長が長いほど、電磁波の透過性および直進性が大きくなる。
TEM 波: Transverse electromagnetic wave の略で、電磁波のうち、電場も磁場も進行方向に垂直で、完全な横波になっているものをいう (2)。自由空間の平面波は TEM 波である。
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モバイル通信方式
G は generation のことで、科学的な定義ではなさそうである (4)。
1 G |
アナログ方式 |
2 G |
デジタル方式 |
3 G |
約 14 Mbps の通信速度。 |
3.9 G = LTE |
~ 100 Mbps の通信速度。LTE は Long Term Evolution であり、4 G へ向けて長期間の発展を目指す技術であるとして名付けられた。4 G と呼ばれることもあるが、4 G へ繋がる技術として 3.9 G と称されることもある。 |
4 G |
100 Mbps 以上の通信速度。 |
5 G |
LTE の約 10 倍の速度になると見込まれている (4)。早さだけではなく、大容量、低コスト、多数の端末接続対応などの利点も盛り込んだ次世代のネットワークシステムとして使われる言葉である。 |
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References
- By Philip Ronan, Gringer - File:EM spectrum.svg and File:Linear visible spectrum.svg, CC BY-SA 3.0, Link
- Amazon link: 岩波 理化学辞典 第5版: 使っているのは 4 版ですが 5 版を紹介しています。
- By SuperManu - Self, based on Image:Onde electromagnetique.png, CC BY-SA 3.0, Link
- 「3G」「LTE」「4G」、次世代「5G」への歴史を見れば違いがわかる. Link: Last access 2020/03/19.
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