1つスリット実験

切りがないのですが質問4つ。
・２重スリットで縞が出来るから波の干渉だと言うのは自然な話ですが、スリット1つでも1本線にはならずに 扇状に波が広がる故の濃淡ができるのでしょ？
・光は回折するから波、電子でも回折するから波、それでも十分じゃないかと思うのですが、違いますか？
・そして電子を観測しようと電子に電磁波を照射すると、濃淡だったのが くっきり1本線になるのですか？
・何より 扇状に広がるなら端っこに現れた点は　真ん中より後にスクリーンにぶつかるのに 　何を持って波から粒子に変化するのでしょうか？電磁波を照射されると粒子になるし、ガラスに当たっても量子にならないし、ハーフミラーに当たっても波のままだし、スクリーンなら必ず粒子になるみたいだし･･･。

質問者からの補足コメント

• ネットに出てくる読み物 見物は、ほぼ目を通したと思ってます（言わずもがな理解したと言うことではありません）。その道の先生（かな？）方が、いい加減な情報 解説に 業を煮やしているのも知りました。初心者向けとは言え、6,7割 それ以上は間違った内容が含まれているらしい事もわかりました。
  私の様な「楽しい量子力学」レベルで話をする時、正確に語るか適当に語るかで迷う所だとは思いますが、ほぼ正しく理解出来ていると言う方がいましたら、 長くなってもいいので質問にお答え頂けないかと思います。
  私と同じでネットが情報源だったりなら、所謂 請売りということになるので あまり前進は期待できないかも知れませんが、面白そうな話が有れば 是非お裾分け下さい。

    補足日時：2022/02/25 23:39

• 沢山の方の参加ご説明有り難うございます
  1つのスリットでは「濃淡が出来ない」との回答が有りましたが、これは間違いないのでしょうか？
  1つのスリットでは回折は起こらないけども、2重スリットにすれば回折するということでしょうか？
  先ずここの足下を固めたいと思います。

    補足日時：2022/02/26 10:32

• 加えて 教えて下さい。
  観測すると縞が消えて 2本線になる時の、この観測とは具体的にどうやるのですか？
  もののネットに 電磁波照射だと説明があったのですが、これは間違いですか？
  電位波を照射したのでは 縞は消えないのですね？
  知らない者 同士が デタラメを言い合って 更に混乱するのは避けたいです。

    補足日時：2022/02/26 21:51

• 皆さんご参加有り難うございました。
  プーチンのご乱心のお陰で 楽しい量子力学なんて言ってる場合じゃなくなりましたが、その後のネット渉猟も含め、取敢えず 前進できた部分。
  ・1つのスリットでも回折は起こっている（ほぼ）
  ・回折現象は波で説明されるので やはりこれだけで波といえる
  ・観測の具体的な作用は 依然玉虫色
  実は単スリット実験の読み物もいくつか覗いてはいたのですが、尚更 話をややこしくするだけで困ったもんだ･･･と言うことで 基本的な所を整理したかったのですが、少し残念な結果となりました。
  頭のいい人が羨ましいです。
  また勉強して とんでもない世界を堪能したいと思います。

    補足日時：2022/02/28 23:20

No.11 回答者： s_hyama 回答日時： 2022/02/26 11:26

最初の回答で何も反応なく、その補足では基礎から勉強したほうがいいかも

この回答へのお礼

すみません

お礼日時：2022/02/26 12:00

No.12 回答者： puyo3155 回答日時： 2022/02/26 16:58

→縞模様は波で経験する現象なので 普通に理解出来ますが、スリット1つでも回折する現象を認めた時点で 波だといえるでしょ？って確認です。

それがまったくわかっていないってことです。

一つの電子が、両方のスリットを通り抜けるのです。マクロな電磁波の現象とはまったく違います。それが単一の粒子で起こっているから、２重性なのです。一つのスリットを、粒子が通り抜けるのはあたりまえの話です。

多くの人は、大量の粒子が全体として波としして振る舞うことと（これがマクロの電磁波）、一つの粒子が、一粒でも２つのスリットを通り抜ける不思議さを、ごちゃまぜにしているので、このような質問が生まれます。

みなさん、説明は多様でも、正しく説明してくれているので、質問者自身のマクロの考えをまず上書きして受け取らないと、永遠に答えにはたどりつかないと思います。

この回答へのお礼

すみません

お礼日時：2022/02/26 21:30

No.13 回答者： puyo3155 回答日時： 2022/02/26 22:28

＞観測すると縞が消えて 2本線になる時の、この観測とは具体的にどうやるのですか？

スリットを通過する前の電子をカメラで見るだけです。

＞1つのスリットでは回折は起こらないけども、2重スリットにすれば回折するということでしょうか？

これもステップで考えてください。

波を１スリットにあてる。スリットの後方がもっとも明るくなり、周りが徐々に暗くなる。

粒子を１スリットにあてる。スリットの後方にほぼ一本の線ができる。

波を２スリットにあてる。干渉縞ができる。

粒子を２スリットにあてる。スリットの後方に、ほぼ二本の線ができる。

このとき、

２スリットに電子をあてると、干渉縞ができる。マクロな波？つまり多数の電子が干渉して波のような効果を生み出すのでは？とおもったので、電子を、１つずつ照射してみる。すると絶対他の粒子と干渉しないのに、なんとそれでも干渉縞ができる。つまり、１つの電子が、２つのスリットをとおり、干渉して一つの粒子にもどり、後方にぶつかって跡をつけ、それが干渉縞になる・・・としか考えられない。

ってことです。

このとき、観測するとは、カメラで見るってこと。すると途端に変化して、粒子を２スリットにあてたときの想定どおり、スリットの後方にほぼ二本の線ができる。

っとことです。ちなみに、見るってことは、どこかから電磁波（光）があたって、その反射する電磁波（光）を感じているってことです。

とても不思議なことですが、あなたが持つ、マクロの波に関する感覚や知識でで理解しようとすることが間違いです。この不思議な事実を、事実と認めることが、量子論の一丁目一番地だから。ブルーバックスの知識ではたどり着けません。興味あるなら、きちんと勉強して質問されることをおすすめします。

この回答へのお礼

ありがとうございました。
ちなみに 説明いただいた内容は あちこちに書いてあることなので 大体すべてわかっています。
現時点、気に入らない点もありません。
（やっぱり ずれてる気がします、すみません）

お礼日時：2022/02/26 23:20

No.14 回答者： d9win 回答日時： 2022/02/26 22:32

No.8の追加質問である"山形の像"の具体例を紹介します。

添付図は光子による、2重スリットと1重スリットの波形です。電子が左側の様になることは外村彰さんの実験で有名ですが、そっくりの模様が単一光子でも観測されたと報告されてます。<https: //annex.jsap.or.jp/photonics/kogaku/public/20-02-kenkyu6.pdf>(httpsの後の半角スペースは取って下さい)
なお、この文献の著者らが所属している浜松ホトニクスの動画サイト(8分ごろ)で、これらの図が時間経過と共に現れてくる様子を見ることが出来ます。

この回答へのお礼

有り難うございます
浜松ホトニクスなら それこそもう何度もみてます。
下の右の写真を 「山形の像」と描写したのですね
観測して縞が消えた像と 観測してくっきり1本線（または山が急峻）の像ものせて頂けたら 私としては納得なのですが･･･。

確定ではありませんが、1つのスリットでも 回折してそうですね（比較しないと 散乱もあるにはあるでしょうから）

補足にも書きましたが、観測するとはどうするのか知りませんか？
電磁波を照射したのでは縞は消えないのですか？
どうすれば2本線になるのですか？知ってれば教えて下さい。

お礼日時：2022/02/26 23:11

No.15 回答者： puyo3155 回答日時： 2022/02/26 23:35

＞ちなみに 説明いただいた内容は あちこちに書いてあることなので 大体すべてわかっています。

そんなあちこちかいてあることで、量子論がわかることはないし、質問は、わかっている人は絶対にしない内容です。それぐらい、間違っているのです。

無知の知ですよ。自分がわかっているという先入観をすてないと、永遠に理解できないのが量子論です。

いまだに一つのスリットでも・・・とか言っている時点で終わってます。この実験は、回折も散乱も本質ではなく、２つのスリットをを通るはずがないものが通ったという、１つの電子での、自己干渉の実験であり、質問の内容は的外れです。

この回答へのお礼

・・・

お礼日時：2022/02/26 23:39

No.16 回答者： d9win 回答日時： 2022/02/27 06:53

No.16回答の再々質問に対する回答です。

添付した干渉像の露出時間は「山形の像」の2倍ですが、それ以外は同じ観測条件です。そして、この「山形の像」は浜松ホトニクス動画の「山形の像」と同じもののようです。このように、少なくとも光子は、1ヶのスリットでは急峻な山形にはなりません。
電子の場合も同じです。電子は粒子だから、1ヶのスリットの形がそっくりスクリーンに現れるというのは素人向けの便宜的な例えです。仮に電子が硬い粒であってもスリットの縁で方向は変わりますが、電子が物質波であるという基本特性は失い得ません。このため、光が(ホイヘンスの原理として知られている様に)スリットから同心円状に拡がるのと同じ様に、電子波も基本的にスリットから同心円状に拡がると思います。

電子がどちらのスリットに入射するのか観測する手法として、「電子がスリットの縁に衝突した際のスリットに加わる力を見る」とか「γ線を当てる」等がボーアらが提起したことが知られてますが、実際に測られた報告は知りません。
ともかく、光や電子波を2重スリットに照射しても、そもそも原理的にはっきりした2本線は現れないので、2本線を出現させる方法はあり得ないと思います。

この回答へのお礼

有り難うございます。
本当に 弄くらない素直な説明で 聞きたいことにお答え頂いて 気持ちがいいです。事実として捉えてることと、単にしってる事の言い回しも区別していて、読んでて楽です。
ただ、最後の部分は 戴けません。
胡散臭いのから信憑性がありそうなもの迄、いやと言うほど「観測すると2本線になる」との記載があります。
これを否定しているとは思えないのですが、
「2本線を出現させる方法はあり得ない」とはどういうことでしょうか？
文字通り 「ない」のですか？

お礼日時：2022/02/27 08:48

No.17 回答者： d9win 回答日時： 2022/02/27 09:26

電子が物質波であるということは、電子の速度が極遅くなれば、その(運動量成分)の波長は可視光と同じ程度の波長になって、光と同様の振る舞いを示すことを意味していると、私は理解してます。

しかしながら、照射する電子の速度が速い場合は、電子波の波長が短くなるので通常の開口幅のスリット用いて、2重スリットに近接してスクリーンを置けば2本線が見えます。その時は、スリットによる回折と言う波動現象は起きません。

既に干渉縞が見えている状況では、片方のスリットに干渉条件を乱す何らかの操作(例えば1/4波長板の挿入)を施すと干渉縞の凸凹が均されるだけの「山形の像」になります(実際に観測されてます)。しかしながら、凸凹の干渉波形を分離した2本線に変える手法は有り得ないと考えます。

この回答へのお礼

よくある悪しきパターンになってきてますね。
私が質問者なので 面倒を見て貰う立場でありたいと思ってます。
難しいことは聞いてません。
・「観測すると縞が消えて2本線になる」この2本にするには具体的にどんな観測をするのか？と問うています。
・電磁波を照射したのでは縞は消えないのか？2本線にならないのか？と問うています。
知ってたらお教え下さい。冒頭に端的な回答があれば有り難いです。
（本論離れて余計ですが、干渉縞は凹凸というより、皆さんが表現しているように濃淡といった方がしっくりきますね）

お礼日時：2022/02/27 16:27

No.18 回答者： d9win 回答日時： 2022/02/27 18:18

前回の回答の中段に書いた状況以外では2本線にならないと考えてます。

も少し、丁寧な言葉遣いにするのが礼儀です。私の回答は、これで打ち止めです。

この回答へのお礼

有り難うございました

お礼日時：2022/02/27 22:57

No.19 回答者： puyo3155 回答日時： 2022/02/27 19:48

＞「観測すると縞が消えて2本線になる」この2本にするには具体的にどんな観測をするのか？と問うています。

２本線になんかならないよ。

一つの電子を観測したら、１本のスリットを通るだけ。

それを繰り返せば、やりかたによって２本線になる。

あなたの間違いは、この実験は、一つの電子が干渉するか、干渉せずに粒子になるか・・・です。それを、大量にやった結果で後ろに線ができる。その間、片方のスリットを閉じるとか、２つのスリットがあっても、どちらのスリットに向けて照射するとか、いろいろやった結果が２本線か１本線かです。その状況を定義せず、ただ、だってぼくわかんないんだもん・・・・は、科学ではありません。どちらの結果だって得られるので。

ネットの記事をあなたた勝手に誤解しているだけです。条件によって、どうにでもとれます。

この回答へのお礼

見るに見かねたのですね
有り難うございました

お礼日時：2022/02/27 22:59

No.20 回答者： puyo3155 回答日時： 2022/02/28 23:24

＞回折現象は波で説明されるので やはりこれだけで波といえる

なんども言いますが間違いです。回折が波であるりょうことは、量子論とは無関係のマクロな電磁波の話です。

スリットにおける波と粒子の２重性とは、電子１つでの波の話です。

両者はまったく別物です。

この回答へのお礼

了解です
有り難うございました
また参上します

お礼日時：2022/03/01 23:07