量子力学について

(1)原子スペクトルの研究が量子力学の誕生の直接の原因となったのは何故でしょうか？
(2)また物質の波動性の理論と実験にはどのようなものがあるのでしょうか？
質問が重複しているような気がして申し訳ないのですが、それぞれに回答していただけるとありがたいです。よろしくお願いしますm(__)m

No.5 回答者： kz1975 回答日時： 2005/10/25 23:21

量子力学の歴史をふまえてじっくり勉強するなら、朝永振一郎先生の「量子力学I、II」は良いですが、「スピンはめぐる」（こちらも朝永振一郎先生著です）は読みものなので、もう少し気軽に量子力学の歴史が学べると思います。

量子力学の発展とともに原子線スペクトルがどのように理解されていったかも書かれています。

この回答へのお礼

ありがとうございます。参考にいただいた本両方を拝見したいと思います。

お礼日時：2005/10/26 16:30

No.4 回答者： KENZOU 回答日時： 2005/10/25 22:15

腰を据えて調べたければ名著朝永振一郎著「量子力学I、II」に目を通されればいいでしょう。

図書館にあるはずです。そうではなくちょっと調べたいだけ，というのであれば既にレスされている方々のご回答を参考にされればよいでしょう。

この回答へのお礼

一度図書館で調べてみたいと思います。みなさんの回答も非常に参考になりましたが、人に頼りっきりにならずに自分でも勉強したいと思います。ありがとうございました。

お礼日時：2005/10/26 16:29

No.3 回答者： kochory 回答日時： 2005/10/25 20:37

（１）について

「原子スペクトルの研究が量子力学の誕生の直接の原因となった」わけではないと思いますが・・・
一般に量子力学は、プランクによる黒体輻射の強度分布の理論式の提出から
はじまるとされていますから、「直接の原因」となると、黒体輻射の強度分布の研究と
なると思います。

確かに、原子スペクトルの生じる仕組みは、黒体輻射の強度分布同様、
1900年代当時大きな謎でした。
それを説明したのが、量子力学（というか初期の量子的な考え方）に基づいた
ボーアの水素原子模型でした。
ただしこの模型は、ボーアの師であるラザフォードの実験の結果
（原子は中心部に固まった正電荷の粒子と、その周りに分布する負電荷の粒子からなる）
に触発されて生まれたもので、原子スペクトルを説明しようとして生まれたわけではありません。
原子スペクトルの説明は、いわばこの模型からの副産物で、それが見事に
実験結果を説明したため、この模型の、ひいては量子的な考え方の信憑性が
広く認められるようになりました。

つまり、原子スペクトルの研究は「量子力学の誕生の直接の原因」ではなく、
「誕生したばかりの量子力学の最初の大きな成果」といったところでしょう。

（２）について
「物質の波動性の理論」となると、量子力学全体がそうだとも言えるのですが、
最初にそれを提唱したということで、ド・ブロイの理論を挙げておきます。
高校の物理でも習うと思いますが、粒子の運動量と、それを波動としてみたときの
波長との関係を表した式です。
実験としては、結晶の電子回折写真などは電子の波動性をはっきりと示していますし、
電子顕微鏡で極微の世界を探査できるということは、電子が波動性を持つことを
直接的に証明しています。

この回答へのお礼

非常に丁寧な回答をありがとうございます。いただいた回答を参考にしっかりと復習したいと思います。

お礼日時：2005/10/26 16:27

No.2 回答者： kz1975 回答日時： 2005/10/25 18:29

電子の波動性を示した実験として、外村彰氏による電子の回折実験を紹介したいです。

あまり良いページが見つからなかったのですが、
http://www.hitachi-hitec.com/em/tech/pdf/0505hyo …
の４ページ目に電子による干渉縞が出ています。

外村彰氏はこの電子の干渉性を利用した電子線ホログラフィーの研究でノーベル賞候補となっているようです。

今年がレーザー関係だったので実現してもだいぶ先のことかもしれませんが。

この回答へのお礼

参考になるURLをありがとうございます。いつかノーベル賞に受賞されるといいですね(^o^)

お礼日時：2005/10/26 16:24

No.1 回答者： goobest_2004 回答日時： 2005/10/25 18:07

原子スペクトルが特定の波長の光のみだったからです。

古典力学で考えると、原子核の周りを電子が周回する場合、電子は軌道が曲げられるため、電磁波を放出します。電磁波を出すという事は、エネルギーを失う訳で、円運動の速度が低下し、最終的には原子核に吸い寄せられて衝突するはずです。
その間、うずまきのような軌跡で原子核に接近していき、曲率も変わっていくために、生じる電磁波（光）の波長は連続的に徐々に短くなっていくと思われます。
しかしながら、原子スペクトルは、不連続な特定の波長の光のみだった。
この矛盾が量子力学誕生の原因です。
この矛盾を解決するモノが、電子が波だと仮定した、ボーアの量子条件でした。
これを本物にしたのが、アインシュタインの光量子仮説だったと思います。
光電効果が波長によって変わってくるって話です。

この回答へのお礼

なるほど、波長の不連続性が古典力学では説明できなかったのですね。非常に参考になりました。回答ありがとうございましたm(__)m

お礼日時：2005/10/26 16:19