光は波と言いますが、光源が単振動しないのはなぜですか？

光は波（横波と習いました）と言われています。波は波源があり、波が波であり続けるには、波源が単振動をして波を送り出していますよね。音波もそうです（声・スピーカーの振動）。光はこのようなものを介さず、波として送り出されているのはどのような原理からでしょうか？光には波長λはありますが、振幅Aや、振動数Ｈｚは存在するのでしょうか？

No.2 ベストアンサー 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/02/02 19:39

かなり大雑把な表現ですが

電荷が震えると光を出します。
実は原子の中で電子の雲が震えて光を出すのです。

本当。

但し一つの原子では直ぐにカ尽きて、工ネルギーを
蓄えるため少し休みますが、原子は沢山あるので光が連続して
いるように見えるのです。

実際、光は短い「波束」が無数に集まったもので
音とはかなり様子が異なります。

この回答へのお礼

面白いです。今学習が電磁気まで進みましたが、高校物理である程度体得できますか？超ひも理論とかも必要ですか？

お礼日時：2018/02/04 04:10

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/02/04 11:00

>高校物理である程度体得できますか

無理ですが、大学で量子力学の基本的なところを学べば
ある程度は仕掛けが見えてきます。

ANO2の私の示した電子の物理イメージは「半古典論」と呼ばれる
もので、シュレディンガーの量子論と古典的な電磁気学を
組み合わせたもの。こんなものでも、光を扱うには充分な精度を与えてくれる
優れものの近似解法です。

https://ja.m.wikipedia.org/wiki/半古典論

光をやるなら、まずここから入ることをお勧めします。
場の量子論とかいらないので楽ちんですし、比較的明瞭な
イメージを与えてくれるので便利です(^^;

この回答へのお礼

承知しました。勉強してみます。ありがとうございます。

お礼日時：2018/02/04 14:39

No.5 回答者： kothimaro 回答日時： 2018/02/03 06:42

光は粒子でしょうか、それとも波でしょうか。

それを考えるには、何故光は光速を超えて進まないのかがヒントになります。光が粒子であれば、更にエネルギーを加えると、幾らでも速く動きそうです。しかし、現実にはその様なことは起こりません。それは何故でしょうか。

　現在の物理学では、「超ひも理論」が最も有力視されています。そして、宇宙を次の様に想定します。
　宇宙開びゃくの瞬間、宇宙は非常にエネルギーの高い状態にあり、個々の「超ひも」は自由に空間を動き回っていました。しかし、宇宙のエネルギーが、100GeVになった時、「超ひも」は第三回目の相転移を起こしました。相転移とは、水蒸気が冷えて氷となる様な現象を言います。水蒸気として自由に動き回っていた水の分子は、冷えて相転移を起こし氷の分子として固定され、もはや自由には動き回ることが出来なくなります。

　ここからは、オリジナルです。
　ビッグバンの初期には、「超ひも」は光速を超えて自由に移動していました。しかし、宇宙のエネルギーの低下に伴い、宇宙は相転移を起こし、「超ひも」は固定され網状に繋がったと考えます。

　そして、その「超ひもの網」の上を、物質や光及び重力・電磁力・強い力・弱い力の4つの力は、振動として伝わると考えます。つまり、物質が移動して見える現象は、実は超ひもの物質としての振動が、次々と隣の超ひもに伝わる現象であると思います。そして、「超ひも」の振動自体が光速で伝わるので、何ものも光速以上で伝わることは出来ないのです。

　超ひも理論では、物質も光も一本の超ひもの振動として表現されます。超ひもの長さをプランク距離Lと言います。振動が超ひもの端から端まで伝わるのに要する時間をプランク時間Sと言います。超ひもの振動は光速Cで伝わります。従って、
　光速C=プランク距離L÷プランク時間S=L/S= 1.616199×10-35ｍ÷5.39106×10-44秒=299,792.5m/秒となります。

　ここで注意したいのは、１本の超ひも上を光は光速で振動として伝わることです。そして、真空中も同じ光速で光は伝わります。これは単なる偶然でしょうか。
　真空中には、超ひもが繋がったものがあり、その上を光はそのまま光速で伝わっていると考える方が自然です。

　上記で述べた通り、幾ら光の質量が0でも、光が粒子なら、エネルギーを加えると更に幾らでも加速するはずです。なぜ、光の速度は299,792.5m/秒が限界なのか、そのヒントは１本の超ひも上を伝わる光の速度が光速であることにあると考えます。

　本来は、物質も光と同様に光速で「超ひもの網」上を伝わろうとします。しかし、「超ひもの網」である空間にはヒッグス場があり、物質がその中を移動すると、ヒッグス粒子が生じ物質にまとわり付き動き難さである質量を与えます。その為に、物質は光速未満でしか動くことが出来ないのです。

　私は、この理由により物質は光速未満でしか移動出来ないと考えます。相転移する前の宇宙は、超ひもが繋がっておらず、自由に飛び回っていたので、光は光速を超えて移動することが出来ました。インフレーション理論でも、宇宙開闢の一瞬あらゆるものは光速を越えた速度で飛び散ったと考えます。その後、宇宙は相転移し、超ひもが網状に繋がったので、光は光速で真空中を伝わる様になりました。

　この様に、光は「超ひもの網」上を伝わる波と考えます。詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://www.geocities.jp/labyrinth125064/hikarino …

この回答へのお礼

ありがとうございます。内容が今の私には難しすぎました。

お礼日時：2018/02/04 04:15

No.4 回答者： puyo3155 回答日時： 2018/02/02 22:13

光は電磁波です。

電磁波なので、その仕組みを勉強するしかないのですが、音波や他の波のような振動する媒体はありません。電界と磁界の変化が伝わる、その振る舞いを記述すると波になるってこと。
波長の長いもので考えるとわかりやすい。アンテナから電波が出るとき、その金属に流れる電流というか電界の変化が放射の振動元になり、回りを振動させて電波が出続けます。
光は波長が短い電磁波なので想像しにくいですが、ミクロで同じようなことが起こっているってことですね。

一方で、光は粒子とも見なせます。この二重性が不思議ですが、量子論を勉強すればわかるようになります。

この回答へのお礼

今電磁気学を勉強中なので、理解を深めます。

お礼日時：2018/02/04 04:07

No.3 回答者： doc_somday 回答日時： 2018/02/02 22:04

原子・分子の大きさでの振動ですから見る事は出来ませんし、ハイゼンベルクの不確定性原理があるので位置も見えません。

この回答へのお礼

そうなんですか。

お礼日時：2018/02/04 04:07

No.1 回答者： isoworld 回答日時： 2018/02/02 10:21

音波は空気など物が振動している（音波は疎密波、縦波です）のに対して、光は電磁波の一種であり電場と磁場が周期的に変化して形成される波（横波）ですから、両者は波とは言っても基本的に違います。

光にも波長があれば振幅も振動数（言い換えれば周波数）もあります。目に見える光（可視光）では波長あるいは振動数（周波数）が違えば色の違いとして識別できます。

この回答へのお礼

詳しい説明ありがとうございます。

お礼日時：2018/02/04 04:10