光の波長・エネルギー・組織への届き方を理解することは、光線療法を知る第一歩です。ここでは光の物理的な性質を紹介します。
光は電磁波の一種で、波としての性質と、光子（フォトン）という粒子としての性質を持っています。波長は光の特徴を示す重要な指標で、通常ナノメートル（nm）で表します。
引用文献：Urone PP, Hinrichs R. (2022). College Physics 2e. OpenStax, 24.3 The Electromagnetic Spectrum. ［原典を見る ↗］ ／ Urone PP, Hinrichs R. (2022). College Physics 2e. OpenStax, 29.5 The Particle-Wave Duality. ［波動と粒子の二重性 ↗］
人の目で見える可視光線は、おおむね380～780 nmです。これより短い波長側には紫外線、長い波長側には赤外線があります。赤色光や近赤外光はPBMの研究でよく用いられます。
※図は波長領域の概念図であり、幅は実際の波長範囲の比率を示しません。
引用文献：Urone PP, Hinrichs R. (2022). College Physics 2e. OpenStax, 24.3 The Electromagnetic Spectrum. ［原典を見る ↗］
光子1個のエネルギーは波長が短いほど大きく、長いほど小さくなります（E＝hc/λ）。ただし、生体への影響は光子のエネルギーだけでは決まらず、光の吸収特性や照射条件にも左右されます。
引用文献：Urone PP, Hinrichs R. (2022). College Physics 2e. OpenStax, 24.3 The Electromagnetic Spectrum. ［光学の原典 ↗］ ／ Chung H, et al. (2012). The Nuts and Bolts of Low-level Laser (Light) Therapy. Annals of Biomedical Engineering, 40(2), 516–533. ［PBMの原典 ↗］
光が皮膚などの組織に当たると、一部は表面で反射し、一部は組織内で吸収・散乱され、さらに一部が奥へ伝わります。これらの割合は波長と組織の性質によって異なります。
引用文献：Jacques SL. (2013). Optical properties of biological tissues: a review. Physics in Medicine & Biology, 58(11), R37–R61. ［原典を見る ↗］
皮膚や組織での光の到達深さは、波長に加えてメラニン、ヘモグロビン、水などによる吸収や、組織内での散乱に影響されます。一般に赤色光と近赤外光は、条件によって組織内での広がり方が異なります。深く届くことと、十分な生体作用が得られることは同じ意味ではありません。
引用文献：Jacques SL. (2013). Optical properties of biological tissues: a review. Physics in Medicine & Biology, 58(11), R37–R61. ［原典を見る ↗］
照射強度は単位面積あたりの光の出力で、mW/cm²などで表します。照射量は単位面積あたりに与えたエネルギーで、J/cm²を用います。一定の照射強度では、照射時間が長いほど照射量が増えますが、多く照射すれば必ずよいとは限りません。
引用文献：Huang YY, Chen AC-H, Carroll JD, Hamblin MR. (2009). Biphasic Dose Response in Low Level Light Therapy. Dose-Response, 7(4), 358–383. ［原典を見る ↗］
細胞内で光がどのような応答を引き起こすかについては、03 光とミトコンドリアで紹介します。