異なる波長の電磁波は、周波数、波長、エネルギー、伝播方式においてそれぞれ異なり、これにより応用においてもそれぞれの長所があります。以下では、中波、短波以外の主要な電磁波波長の特徴と、それらが通信や他の分野での応用について詳しく解析します：
1. 超低周波と極低周波帯（ELF、SLF、ULF、VLF）#
-
周波数と波長の特徴
-
極低周波（ELF）：通常 3〜30 Hz の範囲で、波長は数万キロメートルに達します。
-
超低周波（SLF）と特低周波（ULF）：周波数はそれぞれ約 30–300 Hz と 300–3000 Hz の範囲で、波長は非常に長いままです。
-
甚低周波（VLF）：一般的に 3 kHz から 30 kHz の範囲で、波長は数十キロメートルから数百キロメートルまで様々です。
-
-
伝播特性
波長が非常に長いため、これらの周波数帯の波は地形や海水を回避し、伝播媒体（地下や海水など）に対して優れた貫通能力を持っています。しかし、データ帯域幅は非常に限られており、伝送速度は低いです。 -
主な応用
-
潜水艦通信：ELF と VLF は海水を貫通でき、潜水艦との遠距離低速率の指揮通信に適しています。
-
ナビゲーションと時間信号：例えば、LF（低周波）信号は標準時間信号やナビゲーション情報の送信に使用されます。
-
2. 中低周波と中波（LF、MF、AM 放送）#
-
周波数と波長の特徴
-
低周波（LF）：一般的に 30 kHz～300 kHz で、波長は 1 キロメートル以上です。
-
中周波（MF）：約 300 kHz～3 MHz で、従来の振幅変調（AM）放送帯域を含み、中波通信はこのカテゴリに属します。
-
-
伝播特性
中低周波帯の電磁波は地波伝播が可能で、夜間の電離層条件が良好な場合には天波による長距離伝播が可能ですが、波長が長いため、帯域幅とデータ伝送能力は相対的に制限されています。 -
主な応用
-
放送通信：AM 放送や海事、航空ナビゲーションなどは中低周波帯信号を頻繁に使用します。
-
時間と位置信号：例えば、LF 信号は長距離の位置決定や時間校正システムに使用されることがよくあります。
-
3. 高周波と甚高周波帯（HF、VHF、UHF）#
-
周波数と波長の特徴
-
高周波（HF）：3–30 MHz で、波長は 10 メートルから 100 メートル程度で、長距離の短波通信に適しています。
-
甚高周波（VHF）：30–300 MHz に対応し、波長は約 1 メートルから 10 メートルで、主にテレビ、FM 放送、航空通信に使用されます。
-
特高周波（UHF）：300 MHz–3 GHz で、波長は約 10 センチメートルから 1 メートルで、移動通信、衛星放送、一部のレーダーシステムで一般的です。
-
-
伝播特性
-
HF：電離層反射（天波伝播）を利用し、非常に遠距離をカバーできますが、信号は大気や電離層の条件に影響されやすいです。
-
VHF と UHF：主に視線伝播に依存し、伝送は安定しており、干渉耐性も良好ですが、伝送距離は地形の障害によって制限され、通常は局所的または衛星通信に使用されます。
-
-
主な応用
-
長距離通信とアマチュア無線：HF 帯は国際通信やアマチュア無線愛好者間の横断的な連絡に頻繁に使用されます。
-
放送、テレビ、移動通信：VHF/UHF は民間放送、携帯電話通信、無線 LAN、衛星テレビに広く利用されています。
-
4. マイクロ波およびそれ以上の周波数帯（SHF、EHF、THz）#
-
周波数と波長の特徴
-
マイクロ波（SHF）：3–30 GHz で、波長は 10 ミリメートルから 1 センチメートル程度です。
-
極高周波（EHF）：30–300 GHz で、波長は 1 ミリメートルから 10 ミリメートルの範囲です。
-
テラヘルツ波（THz）：マイクロ波と赤外線の間に位置し、周波数は約 0.1–10 THz で、波長は 0.03 ミリメートルから 3 ミリメートルの範囲です。
-
-
伝播特性
-
マイクロ波と EHF 信号はその短波長のため、主に視線伝播を採用し、大気吸収、雨衰、障害物による遮蔽の影響を受けやすいですが、伝送帯域幅は非常に広く、高速データ伝送をサポートします。
-
THz 波は潜在的に非常に高いデータ伝送速度を持っていますが、伝播距離は短く、大気中の水蒸気に特に敏感であるため、現在は主に短距離、高速通信や特殊なイメージングおよび検出において研究および応用されています。
-
-
主な応用
-
衛星通信、レーダーおよび無線ブロードバンド：マイクロ波帯は衛星リンク、レーダーシステム、ポイントツーポイント無線通信に使用されます。
-
データセンターと次世代無線通信：EHF、ミリ波および一部の THz 技術は 5G/6G 通信に向けて探求されており、超高速、低遅延データ伝送を実現する新しい手段を提供します。
-
イメージングと検出：THz 波は医学的イメージング、非破壊検査、食品安全および隠れた検出などの分野でも独自の利点を持っています。
-
5. 赤外線、可視光、紫外線および高エネルギー放射線（X 線、γ 線）#
-
赤外線
-
特徴：波長は 0.75μm から 1mm の間で、エネルギーは可視光より低いがマイクロ波より高いです。
-
応用：光ファイバー通信、赤外線熱画像、ナイトビジョン装置、および一部の短距離高速無線光通信（例えば自由空間光通信）に広く使用されます。
-
-
可視光
-
特徴：波長は約 390〜750nm で、人間の目に見える部分です。
-
応用：光通信（例えばレーザー通信）、光ファイバー伝送、表示技術および一般照明に使用されます。
-
-
紫外線
-
特徴：波長範囲は約 10–400nm で、エネルギーが高く、一部の紫外線は化学反応を引き起こすことがあります。
-
応用：主に科学的検査、消毒、材料分析などの分野で使用され、通信応用は少ないです。
-
-
X 線および γ 線
-
特徴：波長が非常に短く、周波数が非常に高く、エネルギーが非常に大きいです。
-
応用：高エネルギーにより非常に強い貫通力を持ち、主に医学的イメージング（例えば X 線検査）、産業用非破壊検査および核物理研究に使用され、通常の通信には使用されません。
-
まとめ#
異なる電磁波波長はそれぞれ独自の伝送および物理特性を持っているため、通信システムにおいてそれぞれの長所を活かしています：
-
低周波および極低周波帯は海水や地下を貫通でき、遠距離低速伝送や特殊環境通信に適しています；
-
中周波から高周波（HF、VHF、UHF）帯は放送、短波国際通信および視線通信に適しています；
-
マイクロ波およびそれ以上の周波数帯（SHF、EHF および THz）は広帯域および高データ速度の利点を活かし、衛星通信、レーダー、次世代無線ネットワークの重要な候補となっています；
-
赤外線、可視光などは光の特性を利用して光ファイバーおよび自由空間光通信で大きな役割を果たし、紫外線、X 線、γ 線はエネルギーが高いため主にイメージングおよび検出分野で使用され、通常のデータ通信には使用されません。
このような多波長、多モードの応用は現代の電磁波システムの基盤を形成し、異なる技術が異なる伝送ニーズを満たす際の相補性を示しています。適切な波長を選択する際には、伝播距離、データ速度、干渉耐性および環境適応性などの複数の要因を考慮する必要があります。