周波数は 1 秒あたりに何回振れるかで、波長は 1 回ぶんの長さです。この 2 つは で結ばれています。
真空中では が動かないので、周波数を上げれば波長はそのぶん縮みます。図の棒が周波数で、棒が伸びるにつれて波の山が詰まっていきます。速さは変えていません。
どちらか一方を言えば、もう一方も決まります。だから同じ光を、周波数で呼んでも波長で呼んでも、指しているものは同じです。電波の分野では周波数で、光の分野では波長で呼ぶ習わしになっているだけです。
人の目が感じられるのは、およそ 380 nm から 780 nm までの範囲です。それより長い側が赤外線、短い側が紫外線で、どちらも目には映りません。
見えないだけで、そこに何もないわけではありません。赤外線は暖かさとして肌に届き、紫外線は日焼けを起こします。目の網膜にある色素が反応できる範囲が、たまたまこの幅だったというだけのことです。
図の帯では、見える範囲だけが色づいています。両端で色が薄くなっているのは、その波長では目の感度が落ちるためです。
波長が 700 nm あたりなら赤、550 nm あたりなら緑、450 nm あたりなら青に見えます。図の指針を動かすと、帯の上の位置と下の波の色が一緒に変わります。
下の波は、その波長に比例した長さで描いてあります。赤から紫へ移るにつれて山が詰まっていくのは、そのためです。色が変わることと波長が縮むことは、同じ 1 つのことを別の見方で言っています。
ただし、色は目と脳が作る感覚でもあります。同じ黄色に見えても、570 nm の光 1 本のこともあれば、赤と緑を混ぜたもののこともあります。波長と色が 1 対 1 で対応するのは、単色の光にかぎった話です。
太陽の光や電球の光は、見える範囲の波長がひととおり混ざっています。混ざったものを目は白と感じます。白という波長があるわけではありません。
プリズムに通すと、色の帯に分かれます。ガラスの中での速さが波長ごとにわずかに違い、そのぶん曲がり方も違うからです。短い波長ほど大きく曲がるので、紫が最も外へ出ます。
ニュートンは、分かれた光をもう一度集めると白に戻ることを確かめました。プリズムが色を付けているのではなく、もともと混ざっていたものを分けているだけだ、ということです。虹も同じで、空気中の水滴がプリズムのはたらきをしています。