Light waves, visible and invisible

光の波 - 見えるもの、見えないもの - ルシアン・ウォーコウィッチ

翻訳: Akiko Hicks 校正: Reiko Ogura

What if you could only see one color?

もし１つの色しか見えないとしたら？

Imagine, for instance,

例えば

that you could only see things that were red

見えるのは赤い色だけで

and that everything else

他の色は

was completely invisible to you.

全く見えないとしたら どうでしょう？

As it turns out,

実は 私たちが

that's how you live your life all the time

日常経験している事は このようなもので

because your eyes can only see

人の目は いろいろな光の

a minuscule part of the full spectrum of light.

ごく一部しか 見ることができません

Different kinds of light are all around you everyday

私たちのまわりには いろいろな種類の光がありますが

but are invisible to the human eye,

見えないものもたくさんあります

from the radio waves that carry your favorite songs,

音楽放送に使われる ラジオ波から

to the x-rays doctors use to see inside of you,

体の内部を見るために お医者さんの使うX線

to the microwaves that heat up your food.

食べ物を温める 電子レンジのマイクロ波

In order to understand

これら全てが 広い意味で

how these can all be light,

光であることを理解するために

we'll need to know a thing or two

光とは何かを

about what light is.

簡単に説明しましょう

Light is electromagnetic radiation

光は電磁波で

that acts like both a wave and a particle.

粒子と波 両方の性質を持ちます

Light waves are kind of like waves on the ocean.

光の波は 海の波のようなもので

There are big waves and small waves,

大きな波もあれば 小さな波もあります

waves that crash on the shore

次から次に打ち寄せる

one right after the other,

波もあれば

and waves that only roll in every so often.

ゆったりとした 波もあります

The size of a wave is called its wavelength,

波の山から山の長さは 波長と呼ばれ

and how often it comes by

波の来る頻度が

is called its frequency.

周波(振動)数です

Imagine being a boat in that ocean,

海に浮かぶボートの上で

bobbing up and down as the waves go by.

波に揺られているとしましょう

If the waves that day have long wavelengths,

波の波長が長ければ

they'll make you bob only so often,

ボートはゆったりと上下に揺れます

or at a low frequency.

周波数の低い揺れです

If the waves, instead, have short wavelengths,

でも波長が短く

they'll be close together,

波の間隔が狭ければ

and you'll bob up and down much more often,

ボートは上下に揺れ続け

at a high frequency.

周波数が高い揺れになります

Different kinds of light are all waves,

いろいろな光も全て波で

they just have different wavelengths and frequencies.

波長や周波数が違うだけです

If you know the wavelength or frequency

波長や周波数から

of a wave of light,

その光の持つ

you can also figure out its energy.

エネルギーの量が分かります

Long wavelengths have low energies,

波長の長い波のエネルギーは低く

while short wavelengths have high energies.

波長の短い波のエネルギーは高いのです

It's easy to remember

こう覚えると簡単です

if you think about being in that boat.

ボートに乗っていて

If you were out sailing on a day

折り重なるような波の来る

with short, choppy waves,

荒れた海では

you'd probably be pretty high energy yourself,

必死に物が海に落ち込まないように

running around to keep things from falling over.

押さえるのに忙しく エネルギーを使うでしょう

But on a long wavelength sea,

でも 波長の長い波ならば

you'd be rolling along, relaxed,

ゆらゆら揺れながら リラックスし

low energy.

エネルギーも使いません

The energy of light tells us

光の持つエネルギーの大きさが

how it will interact with matter,

物質に与える影響を左右します

for example, the cells of our eyes.

例えば 目の細胞を見てみましょう

When we see, it's because the energy of light

物が見えるのは 光のエネルギーが

stimulates a receptor in our eye

目のセンサーを刺激するからで

called the retina.

この部分は網膜と呼ばれます

Our retina are only sensitive to light

網膜が感じられる光の

with a very small range in energy,

エネルギー領域は とても狭く

and so we call that range of light visible light.

この領域にある光が「可視光」です

Inside our retina are special receptors

網膜には２種の特別なセンサーがあり

called rods and cones.

これらは 杆体（かんたい）と錐体（すいたい）と呼ばれます

The rods measure brightness,

杆体は明るさを感知して

so we know how much light there is.

明暗の認識に役立ちます

The cones are in charge of what color of light we see

錐体は光の色を識別します

because different cones are sensitive

それぞれの錐体は

to different energies of light.

特定の光エネルギーに 敏感に反応します

Some cones are more excited by light

波長の長い低エネルギーの光に 敏感な錐体もあれば

that is long wavelength and low energy,

波長の長い低エネルギーの光に 敏感な錐体もあれば

and other cones are more excited

波長の短い高エネルギーの光に 敏感な錐体もあります

by short wavelength, high-energy light.

波長の短い高エネルギーの光に 敏感な錐体もあります

When light hits our eye,

光が目にあたると

the relative amount of energy each cone measures

それぞれの錐体が 感じるエネルギーの量が

signals our brain to perceive colors.

脳に伝わり その組み合わせが 色として認識されます

The rainbow we perceive

私たちが見る虹は

is actually visible light in order of its energy.

可視光が持つエネルギーの 大きさの順に並んだものです

At one side of the rainbow

虹の一方の端は

is low-energy light we see as red,

低いエネルギーの赤

and at the other side is high-energy light

反対側の端には高いエネルギーの

we see as blue.

青があります

If light shines on us

目に当たる光が

that has an energy our retina can't measure,

網膜の感知できるエネルギー領域の外なら

we won't be able to see it.

見ることができません

Light that is too short wavelength or high energy

波長が短かすぎ エネルギーが大きすぎると

gets absorbed by the eye's surface

光は目の表面で吸収されてしまい

before it can even get to the retina,

網膜には届きません

and light that is too long wavelength

波長が長すぎると 網膜が感じるには

doesn't have enough energy

波長が長すぎると 網膜が感じるには

to stimulate our retina at all.

エネルギーが足りません

The only thing that makes one kind of light

光の種類を決めるのは

different from another is its wavelength.

波長の違いだけなのです

Radio waves have long wavelengths,

ラジオ波の波長は長く

while x-rays have short wavelengths.

X線の波長は短いですが

And visible light, the kind you can actually see,

人間の目で見れる可視光は

is somewhere in between.

この中間にあります

Even though our eyes can't detect light

可視光の領域の外側にある

outside of the visible range,

光は見ることができませんが

we can build special detectors

特別なセンサーがあれば

that are stimulated

このような波長の光を

by these other wavelengths of light,

捉えることができます

kind of like digital eyes.

デジタルな目のようなものですが

With these devices,

このような装置があれば

we can measure the light that is there,

肉眼では見えない光を

even though we can't see it ourselves.

見ることができます

So, take a step back and think about

一歩下がって

all of this for a moment.

これをまとめて考えてみましょう

Even though they seem different,

全く違うもののようですが

the warmth you feel from a crackling fire

焚き火の上にかざした 手の感じる暖かさは

is the same as the sun shining on you

天気の良い日に降り注ぐ 太陽の光と同じです

on a beautiful day,

天気の良い日に降り注ぐ 太陽の光と同じです

the same as ultraviolet light

日焼けや他の健康問題を起こす 紫外線や

you put on sunscreen to protect yourself from,

日焼けや他の健康問題を起こす 紫外線や

the same thing as your TV,

テレビやラジオ

your radio,

テレビやラジオ

and your microwave.

電子レンジとも同じなんです

Now, those examples are all things here on Earth,

このような光は地球上で

things you experience in your everyday life,

日常 身の回りにありますが

but here's something even more amazing.

さらに びっくりするのは

Our universe gives off the full spectrum of light, too.

宇宙からも 幅広い いろいろな光が届くことです

When you think of the night sky,

夜空を思い浮かべると

you probably think of being able

肉眼で見ることのできる

to see the stars shining with your own eyes,

キラキラ輝く星を想像するでしょう

but that's just visible light,

でもこれは 可視光の部分だけ

which you now know is only a tiny part

つまり 幅広いスペクトルの

of the full spectrum.

ほんのわずかな部分です

If we had to draw the universe

宇宙の絵を描くときに

and could only use visible light,

可視光だけしか使えなければ

it would be like having only one crayon --

たった一本のクレヨンで描くような

pretty sad.

つまらない絵に なってしまいます

To see the universe in its full spectrum,

幅広い波長帯の宇宙の光を見るには

we need to have the right eyes,

それぞれの光に適した目が必要です

and that means using special telescopes

特別な望遠鏡を使って

that can help us see beyond visible light.

可視光以外の光も見る必要があるのです

You've probably heard of the Hubble Space Telescope

ハッブル望遠鏡は有名です

and seen its beautiful pictures

ハッブルの撮影した

taken in visible and ultraviolet light.

美しい可視光線や紫外線の写真も 公開されています

But you might not know

でも 地球の軌道上に

that there are 20 space telescopes in orbit,

20もの望遠鏡があり

missions that can each see part

それぞれ 特定の波長の光を

of the full spectrum of light.

観測していることは あまり 知られていません

With telescopes acting as our virtual eyes,

宇宙や地上にある このような望遠鏡を使って

both in space and here on Earth,

宇宙や地上にある このような望遠鏡を使って

we can see some amazing things.

見られるものは 本当に素晴らしいものです

And the coolest thing of all,

さらに うれしいことに

no matter the wavelength or energy,

どんな波長やエネルギーのものでも

the light that we see out in the distant universe

宇宙の彼方から届く光も

is the same thing as the light

この地球で経験し研究できる

that we can experience and study here on Earth.

光と同じなんです

So, since we know the physics

X線 紫外線やマイクロ波の

of how x-ray,

X線 紫外線やマイクロ波の

ultraviolet light,

物理特性が わかっているので

or microwaves work here,

物理特性が わかっているので

we can study the light of a distant star or galaxy

遠くの星や銀河の光を見て

and know what kinds of things

そこで何が起こっているのか

are happening there too.

知ることができます

So, as you go about your daily life,

これからは 毎日の生活の中で

think beyond what your eyes can and can't see.

目で見えるもの以外の ことも考えてください

Knowing just a little bit about the natural world

自然界の知識を少し広げるだけで

can help you perceive the full spectrum

身の回りの様々なことを

around you all the time.

理解する糸口になります