OBSERVATION LAB / 観測して確かめる

光と電磁波、スペクトルの基本

星の光を分けると、色の帯の中に元素の手がかりが現れます。

イラスト+体験入門から専門へ
電波からガンマ線までの電磁波を1本の波で表し、可視光の部分を拡大して虹色の帯と吸収線で示した概念図。波の長さや帯の幅は誇張。
電波からガンマ線までの電磁波を1本の波で表し、可視光の部分を拡大して虹色の帯と吸収線で示した概念図。波の長さや帯の幅は誇張。

30秒でわかる答え

光は波長はちょうによって色や性質が変わります。スペクトルの暗線・輝線を比較すると、光を吸収・放出する原子や分子の候補を調べられます。

観測の要点
白い光をプリズムで分ける分光すると波長の違いが見える
計算・比較
温度によって光の分布が変わる波長 λ と周波数 ν は c=λν で結ばれる

ILLUSTRATED JOURNEY

3つの図で仕組みを発見する

3枚の図を順に見て、仕組みをつかみましょう。図は実際の写真ではありません。

白い光がすき間を通ってプリズムに入り、赤から紫までの色の帯に分かれる様子。紫ほど大きく曲がる。
01 / PRISM

白い光をプリズムで分ける

分光すると波長はちょうの違いが見える

波長ごとの違いを表した模式図

約3500 K・約5800 K・約10000 Kの星の光の分布を、ピークの高さをそろえて比べた図。温度が高いほどピークが短い波長へ移る。
02 / BLACKBODY

温度によって光の分布が変わる

黒体放射ほうしゃのピークは、温度が高いほど短い波長はちょうへ移る

線の強さは説明用

上は星の光が低温のガスを通ってできる吸収線、下は高温のガスが出す輝線。水素の線が同じ波長に並ぶ。
03 / SPECTRAL LINES

暗線と輝線の位置を読み取る

連続スペクトルに吸収線・輝線が重なる

波長ごとの違いを表した模式図

TOUCH AND DISCOVER

温度と波長を変えて、星の光の分布を見る

温度・ガスの種類・注目する波長を変えて、理想黒体の相対強度と説明用の吸収線を表示します。

理想モデルの計算実測データではない
光の強さと波長
00.51400500600700波長(nm)
星の色と虹の帯
暗い線:吸収線400500600700色は目安

波長 380–740 nm / 相対強度(規格化)

比較条件

計算は簡略化した理想モデル。線や点は実測データではありません。

LEARN AT YOUR LEVEL

宇宙のふしぎを、もう少し。

入門から少し専門的な話題まで。4つの段階で、知っておきたいポイントを短く紹介します。

入門

まず絵で理解する

星の光を分けると、色の帯の中に元素の手がかりが現れます。

  • 分光すると波長はちょうの違いが見える
  • 元素の判定には複数の線を使う
基礎

観測の基本を覚える

光は波長はちょうによって色や性質が変わります。スペクトルの暗線・輝線を比較すると、光を吸収・放出する原子や分子の候補を調べられます。

  • 波長はちょう λ と周波数 ν は c=λν で結ばれる
  • 黒体放射ほうしゃのピークは、温度が高いほど短い波長はちょうへ移る
発展

式や比較で調べる

条件を変えると、計算結果がどう変わるかを確かめましょう。

  • 連続スペクトルに吸収線・輝線が重なる
  • 線の移動はドップラー効果や他要因でも起こる
専門

数値の成り立ちと限界を検証する

使える範囲・単位・仮定を区別して、計算結果を評価します。

  • ウィーンの変位則 λmax T≈2.898×10⁻³ m K
  • 分光器の波長はちょう較正と装置応答の補正が必須

式は、ここに書いた理想的な条件にもとづいています。実際の観測では、装置の特性・較正・誤差の見積もりなども考える必要があります。

1 QUESTION CHECK

図のあとに、1問だけ

暗線の位置だけで元素を断定できる?

答えを1つ選んでください。

COMMON QUESTIONS

よくある誤解

このグラフは本物の観測データですか?
いいえ。仕組みを理解するための模式図と仮の値です。出典へのリンクは物理法則の根拠を示すもので、画面の数値が実測値だという意味ではありません。
計算結果はどこまで正しい?
表示した仮定の範囲では、式どおりに計算しています。実際の観測では、誤差や較正、観測条件も考える必要があります。

科学的な前提と出典

図は実際の写真ではなく、波長ごとの違いを表した説明用の模式図で、線の強さも説明用です。操作部は理想的な条件の簡単なモデルで、最新の観測成果や機器の測定値を再現するものではありません。

資料確認日:2026-10-16

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