A01　「SI単位」と「接頭語」を徹底整理｜放射線の前に知っておく超基礎知識

たなまる — Wed, 04 Jun 2025 07:31:25 +0000

放射線物理学（以下「放物」と表記）を学び始めると、
見慣れない単位や記号がたくさん出てきます。

「μって何？」

「この数字は大きいの？小さいの？」

最初はそう感じる人も多いでしょう。

でも、単位や接頭語にはちゃんとルールがあります。

そのルールを知ると、数字の意味がぐっと読み取りやすくなります。

まずは放物を学ぶうえで欠かせないSI単位と接頭語から見ていきましょう。

そもそも「単位」ってなに？なんで必要なの？

物理を学びはじめると、最初に出会うのが「m（メートル）」や「s（秒）」のような単位です。

見慣れたものもあれば、初めて見るものもあって、混乱する人もいるんじゃないでしょうか。

むしろ、最近では何となく読んで、単位に気を留めないかもしれませんね。

でも、単位は物理にとって非常に大切。
単位の意味が分かってくると、数字の意味も理解しやすくなります。

単位は数字に意味を持たせるもの

単位とは、数字に「何を測っているのか」を伝えるためのルールです。

たとえば「3」だけでは、その数字が時間なのか、
長さなのか、重さなのか分かりませんよね？

でも「3秒」や「3メートル」と表せば、
その数字が何を示しているのか、
誰にでも伝わるようになります。

このように、単位は数字に意味を持たせるものなんです。

数字を読むには「基準」がいる

「単位があるおかげで意味がわかる」──これは日常の中でもよくあることです。

たとえば、「このコップ、2大きいよ」と言われても、何のことかピンときませんよね。

でも「このコップ、2センチメートル大きいよ」と言われれば、どれくらいのサイズかがちゃんと伝わります。

これは「センチメートル」という共通の単位があるからこそ、
数字に意味が出てくるんです。

物理の世界でも同じで、単位があることで、
数字が共通の意味を持つようになります。

そして、そうした単位の基準を国際的に統一したものが「SI単位」と呼ばれるものです。
次のセクションでは、このSI単位のなかでも特に重要な「SI基本単位」について見ていきましょう。

単位なんて意識したことないわ～

単位がないと意味が正確に伝わらないんだよ。
だから単位はとっても大事なんだ。

まず覚えるべき「SI基本単位」7種類

物理で扱う単位はたくさんありますが、その土台となるのがSI基本単位です。

これは「この7つを基準に、ほかのすべての単位が組み立てられている」という、
いわば“単位の基礎ブロック”のような存在です。

まずはこの7種類をしっかり押さえておきましょう。

SI基本単位とは？

私たちが普段使っている「m（メートル）」や「kg（キログラム）」などの単位は、
国際的に定められたSI単位系（国際単位系）というルールに基づいています。

このSI単位系の中でも、
特に基本となる7つの単位をSI基本単位と呼びます。

長さや時間、質量、電流といった「最も根本的な量」を、
それぞれ1つの単位で定めたものです。

SI基本単位をもとに、
他のすべての単位（ニュートン、ジュール、ボルトなど）が定義されていきます。

つまり、これを理解することは、物理の公用語を知ることに等しいんですね。

7種類の単位とその意味

では実際に、その7つの基本単位を一覧にしてみましょう。
それぞれが、どんな量を測るためのものかもあわせて確認しておきましょう。

量の種類（物理量）	単位記号	単位名（読み）
長さ	m	メートル
質量	kg	キログラム
時間	s	秒
電流	A	アンペア
熱力学温度	K	ケルビン
物質量	mol	モル
光度	cd	カンデラ

この表の内容は、物理や放射線を学ぶうえで何度も登場します。

たとえば「速度」は m/s、「力」は kg·m/s² のように、
基本単位を組み合わせることで別の単位が作られています。

そして注意したいのが、「kg」が基本単位であるという点です。
「g（グラム）」ではなく「kg（キログラム）」がSIの基準なのは、
あとで接頭語を学ぶときにも重要になってきます。

次は、いよいよその「接頭語（ミリ・マイクロなど）」の仕組みを見ていきましょう。

「ミリ」「マイクロ」って何？接頭語の仕組み

単位には「m（メートル）」や「s（秒）」などの基準がありました。
でも実際の現場では、もっと大きい量や、もっと小さい量を扱うことも多くなります。

そんなときに使われるのが「ミリ（m）」や「マイクロ（μ）」などの接頭語（プレフィックス）です。

これは単位の前につけて「10の何乗倍か」を表す記号で、数字の大きさを読みやすくするための仕組みです。

この章では、接頭語のルールや覚え方、そして混乱しやすいポイントについて見ていきましょう。

ちなみに、プレフィックスはprefixと書くんだ。
pre（前に）-fix（付ける）という意味。
だから単位の前に付けるんだよ。

接頭語のルール（10の何乗か）

たとえば「1ミリメートル（1 mm）」は、1メートルの1/1000を表します。
これは「ミリ（m）」という接頭語が「10の−3乗（0.001倍や$\frac{1}{1000}$倍）」を意味するからです。

同じように「マイクロ（μ）」は「10の−6乗」、「ナノ（n）」は「10の−9乗」。
逆に「キロ（k）」は「10の3乗（1000倍）」です。

つまり、接頭語とは「単位の大きさを変える倍率」のようなもので、
それぞれに対応する10の何乗かが決まっています。

よく出る接頭語とその読み方

実際によく使われる接頭語を、次の表にまとめました。
読み方も合わせて覚えておくと、実際の読み取りがスムーズになります。

記号	倍数	読み
P	10¹⁵	ペタ
T	10¹²	テラ
G	10⁹	ギガ
M	10⁶	メガ
k	10³	キロ
h	10²	ヘクト
da	10¹	デカ
d	10⁻¹	デシ
c	10⁻²	センチ
m	10⁻³	ミリ
μ	10⁻⁶	マイクロ
n	10⁻⁹	ナノ
p	10⁻¹²	ピコ
f	10⁻¹⁵	フェムト

上のような接頭語は、放射線の分野でも頻出です。
とくに「μ（マイクロ）」や「n（ナノ）」は、小さな量を扱うときによく登場します。

p が -9 乗なのか -12 乗なのかで迷うってよく聞くわね。

僕は nine の n って覚えてるよ。
それで -9 乗ってリンクさせてる。

小さい数字ほど、混乱しやすい

接頭語の中でも、小さい桁の数字ほど混乱しやすい傾向があります。
たとえば「1 mGy（ミリグレイ）」と「1 μGy（マイクログレイ）」では、1000倍の差があります。

しかも、「m」は「ミリ」、「M」は「メガ」で大文字と小文字で意味が真逆だったり、
「μ」は記号として見慣れないため、うっかり読み飛ばしてしまうこともあります。

だからこそ、接頭語は「なんとなく」ではなく、
正確に読み取れる力を身につけておくことが大切です。

紛らわしいわ～

放物に出てくる「定数」を紹介

物理の公式や問題の中には、最初から「決まった数字」として登場するものがあります。

当然、放物にも定数が登場します。

たとえば「光の速さは 3.0×10⁸ m/s」や「電子の質量は 9.1×10^-31 kg」など。

定数とは、「どんな状況でも変わらない、決まった値」のこと。
物理法則を使ううえで、必ずと言っていいほど登場します。

ここでは、代表的な定数5つを紹介しておきましょう。

光速・電子質量・アボガドロ定数って？

まずは、放物によく登場する定数を表にまとめてみます。
見慣れない記号もあるかもしれませんが、「こういう名前・記号・値で出てくるんだな」と思ってもらえればOKです。

物理量	記号	数値	単位
真空中の光速	c₀	3.0 × 10⁸	m/s
電子の質量	m_e	9.1 × 10⁻³¹	kg
アボガドロ定数	N_A	6.0 × 10²³	1/mol
電気素量（素電荷）	e	1.6 × 10⁻¹⁹	C
プランク定数	h	6.6 × 10⁻³⁴	J·s

電荷の単位　C　は大文字だよ。
フランスの物理学者　
Charles-Augustin de Coulomb　さん
に由来しているからなんだ。

人名由来のときは大文字、それ以外は小文字
って言うのが基本ルールだったわね。

プランク定数が単位に与える意味

上の表の中でも、特に注目しておきたいのがプランク定数（h）です。

これは量子力学の世界では超重要な定数で、
「エネルギー」と「振動数」を結びつける関係式に登場します。

有名な式で表すと、光子のエネルギーを表した式。

$$
\pmb{
E=hν
}$$

（エネルギー E は、プランク定数 h に振動数 $ν$ をかけたもの。）

この式の単位を見てみると、
エネルギー（E）はジュール J 、振動数（ν）は 1/s なので、
プランク定数の単位は J·s（ジュール秒）になります。

単位の意味をちゃんと理解していると、
こうした公式の「単位のつじつま」も自然と見えてくるようになります。

つまり、物理定数を学ぶこともまた、
「単位の読み方を鍛える」ことにつながっているんです。

この単位のつじつまって考え方がすごく大事なんだ。

実際の問題を見ていきましょう

第61回（2009年）に出題された問題をご紹介しましょう。

ただ、さすがにこの記事レベル（超基礎知識レベル）の単純な出題は見つかりませんでした。
少し難しいかもしれませんが、実際はこういったレベルで出題されますので、ご参考までに。

第61回　2009年　問41
量と単位の組合せで正しいのはどれか。2つ選べ。

断面積　　　　　　　　　　　　　　$\mathrm{m^{-2}}$
フルエンス率　　　　　　　　　　　$\mathrm{m^2s^{-1}}$
放射線化学収率　　　　　　　　　　$\mathrm{mol\,s^{-1}}$
エネルギーフルエンス率　　　　　　$\mathrm{Jm^2 s^{-1}}$
質量エネルギー転移係数　　　　　　$\mathrm{m^2 kg^{-1}}$

解答を確認する。

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