電磁波の周波数による分類

電磁波とは、電場と磁場が互いに直交しながら空間中を伝搬する波であり、周波数または波長によって分類されます。周波数が高いほど波長は短くなり、エネルギーも大きくなります。電磁波は広いスペクトルを持ち、その範囲ごとに異なる性質と用途があります。

以下に、周波数ごとの分類と代表的な用途を説明します。

極低周波（ELF：Extremely Low Frequency）
周波数は3Hzから30Hz程度。波長は地球規模で数千km以上になります。主に地中通信や潜水艦との通信に使われますが、非常に低速なため、特殊な用途に限られます。

超低周波（SLF：Super Low Frequency）および超長波（ULF）
30Hzから300Hzの範囲がSLF、さらにその上の範囲がULFやVLF（Very Low Frequency）として扱われます。長波の特性から地表面や海中を伝搬しやすく、航空・海上通信や一部の軍用通信に利用されます。

長波（LF：Low Frequency）
30kHzから300kHz。電波時計や無線航行システム（LORANなど）に使用され、地表波による安定した通信が可能です。

中波（MF：Medium Frequency）
300kHzから3MHz。AMラジオ放送の周波数帯であり、昼間は地表波、夜間は電離層反射（スカイウェーブ）によって広域伝搬が可能になります。

短波（HF：High Frequency）
3MHzから30MHz。国際短波放送、アマチュア無線、航空通信などで使われます。電離層による反射を利用した長距離通信が可能で、地球の裏側とも交信できます。

超短波（VHF：Very High Frequency）
30MHzから300MHz。FMラジオ、地上デジタルテレビ放送（旧アナログテレビの一部）、航空無線、業務無線などで使用されます。波長が1m〜10m程度で、建物や地形の影響を受けやすく、主に見通し範囲内で使用されます。

極超短波（UHF：Ultra High Frequency）
300MHzから3GHz。地上デジタルテレビ、携帯電話（3Gや4G）、Wi-Fi（2.4GHz帯）、無線LAN、GPSなど、最も多くの無線機器で使われている帯域です。波長が短く、アンテナも小型化できるため、携帯機器に適しています。

マイクロ波（SHF：Super High Frequency）
3GHzから30GHz。衛星通信、5GHz帯Wi-Fi、レーダー、電子レンジ、車載ミリ波レーダー（24GHz帯）などに使われます。直進性が高く、高指向性通信に適しており、レーダーや高精度測距にも利用されます。

ミリ波（EHF：Extremely High Frequency）
30GHzから300GHz。5G（第5世代移動通信）での高帯域通信（28GHz帯など）、衛星間通信、短距離高精度通信に使われます。高周波であるため空気中の水分による減衰が大きく、使用距離は限られます。

遠赤外線から赤外線（IR）
300GHz（約1mm波長）から430THz（約700nm波長）程度。人間の目には見えないが、熱を持つ物体から放出される。赤外線センサ、リモコン、温度測定（非接触）、夜間監視カメラ、産業用ヒーターなどに利用されます。

可視光線（Visible Light）
およそ430THzから770THz（波長で言えば700nmから380nm）。人間の目に見える唯一の電磁波で、光通信、ディスプレイ、LED照明、レーザーなどで利用されます。波長によって赤から紫までの色が識別されます。

紫外線（UV：Ultraviolet）
770THzから30PHz（波長380nmから10nm程度）。殺菌灯、日焼け、UV硬化樹脂の硬化、化学反応の誘起などに使用されます。エネルギーが高く、生体への影響も大きいため、扱いには注意が必要です。

X線（X-ray）
30PHzから30EHz（波長10nmから0.01nm程度）。医療用X線撮影、非破壊検査、空港の手荷物検査、結晶構造解析などに使われます。透過性が高く、遮蔽が必要です。

ガンマ線（γ線）
30EHz以上。放射性元素の崩壊や宇宙からの高エネルギー放射によって発生します。医療分野では放射線治療に用いられ、また放射線源の同定や天文学などにも活用されています。非常に高い透過性と危険性があるため、防護対策が重要です。

以上のように、電磁波は周波数帯によって分類され、それぞれ異なる物理的特性と用途を持っています。電子回路、通信、医療、天文、産業など、さまざまな分野で最適な周波数帯が選ばれ、活用されています。