人に聞けない痔の悩み、これでスッキリ >>

ダイヤモンドと黒鉛では構成元素は同じなのに、色が異なるのはなぜですか?詳しく教えてください。

A 回答 (4件)

着色するということは、可視光線の波長領域で光を吸収しているということです。


可視光領域全ての光を吸収すれば、黒色に見えます。
可視光領域以外の波長の光を吸収しても、人間の目では分かりません。
ダイヤモンドは透明ですから、可視光領域の光を吸収していないことになります。
黒鉛は、かなり広い範囲の波長領域の光を吸収しているということになります。
では、なぜ黒鉛は可視光領域の光を吸収するのでしょうか?
物質が光を吸収するということは、その物質の分子に含まれる電子が光のエネルギーを吸収して、活性な(エネルギーの高い)軌道に転移する現象なのです。
その時、高いエネルギーレベルのと差と光が持つエネルギーとが一致していなければなりません。
つまり、可視光領域の光がもつエネルギーと同じ値のエネルギー差をもつ軌道が存在する分子でなければ、その光を吸収できないのです。
ダイヤモンドは、全てC-C単結合なので、可視光を吸収するための軌道が存在しません。
黒鉛は分子内に沢山の共役2重結合を持つため、電子が光を吸収して励起するための軌道が沢山存在するのです。
なぜ、共役2重結合が存在すると、そのような分子軌道が沢山存在するようになるのか?
どんどんさかのぼって説明するのは大変なので、化学の本で調べてみてください。
    • good
    • 3
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。自分なりにも考えてみたのですが、光電効果という点から考えてみて、黒鉛はダイヤモンドに比べ低いエネルギーで電子を放出する、すなわち可視光程度のエネルギーの光を吸収するので色付いて見える。逆にダイヤモンドは可視光以上のエネルギーを持った光ではないと電子を放出しないので無色透明になる。このような考え方をしてみたのですが・・・。ご回答の内容はとても参考になりました。本当にありがとうございます。

お礼日時:2005/04/21 20:40

参考URLを読んでみたんですが、


分かるような分からないような…(汗)
かなり難しい理由ですねぇ。

参考URL:http://www.tuat.ac.jp/~katsuaki/nandemoQ&A.html# …
    • good
    • 0
この回答へのお礼

とても参考になりましたよ☆後は教えていただいたURLの文章を自分なりに解釈して答えを見つけてみます。ありがとうございました。

お礼日時:2005/04/21 00:46

結晶構造が違うんです。

    • good
    • 0

結晶構造が違うんです。

この回答への補足

結晶構造が異なるのはわかるのですが、結晶構造の違いが、どのように色の違いということに影響しているかということを知りたいんです。

補足日時:2005/04/21 00:13
    • good
    • 0

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qラウエ条件とブラッグ条件

ラウエ条件からブラッグ条件を導出することについて躓いているので教えてください。

散乱される波数ベクトルをs 、基本ベクトルをa とするとラウエ条件は
(1) s・a = 2πn n∈整数
ですが、(1)の左辺の内積を書き換えると
(2) |s||a|cosθ = 2πn
となり、更に波数ベクトルを波長で表せば
(3) (2π/λ)|a|cosθ = 2πn
これを更に書き換えれば
(4) |a|cosθ = nλ
これがブラッグ条件に相当する、とX線回折の本には書いてあるのですが、ブラッグ条件は一般的に
(5) 2d sinθ = nλ
のようにサインの形で書かれておりどうやって一致させているのかが分からず困っております。
角度の取り方がラウエ条件を考察する際とブラッグ条件を考察する際に違うのでしょうか?教えていただければ幸いです。

Aベストアンサー

>散乱される波数ベクトルをs 、基本ベクトルをa とする
>とラウエ条件は
>(1) s・a = 2πn n∈整数
この(1)式は逆格子ベクトルと結晶の位置ベクトルの関係式を表していますね。つまり、sを「逆格子ベクトル」とし、dを結晶の位置ベクトルとすると
 s・d=2πn  (2)
が成り立ちます。
ラウエ条件は入射波の波数ベクトルをk1、反射波の波数ベクトルをk2、逆格子空間の原点から〈hkl)なる逆格子点に至るベクトルをs(hkl)とすると
  s(hkl)=△k  (3)
で表されます。ここでs(hkl)は
s(hkl)=ha* + kb* + lc*
で定義され、sは実格子の格子面(hkl)に垂直で大きさ|s|は(hkl)面の面間隔d(hkl)の逆数に等しいという性質をもっています(a*,b*,c*は逆格子ベクトル)。
いま、弾性散乱を仮定しますので
 |k1|=|k2|=|k|  (4)
とおけます。すると△kは(絵を書けばよく分かる)
 △k=2ksinθ  (5)
となります。波数ベクトルkはs方向を向いていますね。(3)より
 2ksinθ=s  (6)
両辺にベクトルdをかけると、(2)を使って  
 2kdsinθ=s・d=2πn  (7)
また、k=2π/λ であるから(7)は
 2(2π/λ)dsinθ=2πn
これから
 2dsinθ=nλ (8)
でいいと思いますが。

>散乱される波数ベクトルをs 、基本ベクトルをa とする
>とラウエ条件は
>(1) s・a = 2πn n∈整数
この(1)式は逆格子ベクトルと結晶の位置ベクトルの関係式を表していますね。つまり、sを「逆格子ベクトル」とし、dを結晶の位置ベクトルとすると
 s・d=2πn  (2)
が成り立ちます。
ラウエ条件は入射波の波数ベクトルをk1、反射波の波数ベクトルをk2、逆格子空間の原点から〈hkl)なる逆格子点に至るベクトルをs(hkl)とすると
  s(hkl)=△k  (3)
で表されます。ここでs(hkl)は
...続きを読む

Q元素と原子の違いを教えてください

元素と原子の違いをわかりやすく教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

難しい話は、抜きにして説明します。“原子”とは、構造上の説明に使われ、例えば原子番号、性質、原子質量などを説明する際に使われます。それに対して“元素”というのは、説明した“原子”が単純で明確にどう表記出来るのか??とした時に、考えるのです。ですから、“元素”というのは、単に名前と記号なのです。もう一つ+αで説明すると、“分子”とは、“原子”が結合したもので、これには、化学的な性質を伴います。ですから、分子は、何から出来ている??と問うた時に、“原子”から出来ていると説明出来るのです。長くなりましたが、化学的or物理的な性質が絡むものを“原子”、“分子”とし、“元素”とは、単純に記号や名前で表記する際に使われます。

Qイオン性%

すみません><
教えて下さい!!

(問題)
塩化水素分子HCl(g)と塩化カリウム分子KCl(g)の結合距離は、それぞれ127.5pm,266.7pmである。これらの結合のイオン性%を計算し、なぜ塩化水素のほうがイオン性が低いのか説明せよ。

Aベストアンサー

分子の双極子モーメントが実験値によって計算されているのでそれを使いましょう!!

まず、イオン性%とは、その分子のもつ電荷φが電子の電荷1.60×10^-19Cに対して何%に相当する値なのかを求めるものだぜ!!

そして分子の双極子モーメントμと結合距離r、電荷φをもつ分子との間には、

μ=φ×r

という関係式があるんだ!!

今、μの値はHClならμ=3.70×10^-30、結合距離は本文よりr=127.5pm=12.75×10^-11m

これらを上の式に代入するとφ=0.2901×10^-19Cだ!!

よってイオン性%は、φ/1.60×100=18.1%になるんだぜ!!

分子の双極子モーメントμと電子の電荷は教科書にのってるはずだからさがすんだ!!

KClも同じやりかたでやってごらん!!

がんばって!!アディオス!!!

Qたんぱく質と炭水化物とでんぷんの違いはなんですか?

炭水化物とでんぷんはどう違いますか?
でんぷんは炭水化物の一種ですか。

豆がたんぱく質で、じゃがいもがでんぷんと考えていいでしょうか?
するとナッツなどはたんぱく質でしょうか?

たんぱく質と炭水化物とでんぷんの違いを教えてください。
また野菜はこの中のどれにも属さないのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

> でんぷんは炭水化物の一種ですか。

はい、その通りです。

> 豆がたんぱく質で、じゃがいもがでんぷんと考えていいでしょうか?

いいえ、豆の中にはたんぱく質も炭水化物も含まれています。同様に、じゃがいものなかにもたんぱく質、炭水化物の両方が含まれています。ただ、豆の中には比較的たんぱく質の多い種類があること、じゃがいもがでんぷんと呼ばれる炭水化物を比較的多く含むことは事実です。

> するとナッツなどはたんぱく質でしょうか?

ナッツにもたんぱく質・炭水化物の両方が含まれています。ナッツの種類によっては、たんぱく質の含有率が高いものもあるかもしれません。

> たんぱく質と炭水化物とでんぷんの違いを教えてください。

炭水化物とでんぷんの違いは上に述べた通り(でんぷんは炭水化物の一種)ですので、たんぱく質と炭水化物の違いをご説明します。

たんぱく質と炭水化物は、化学的には共に「有機物」と呼ばれる物質になります(有機物はたんぱく質・炭水化物以外にも様々な物質を含みます)。有機物とは、炭素と水素をベースにした一連の化合物のことで、生命活動によって生み出され、また生命活動によって消費される物質ということになります。

炭水化物は、有機物のうち、糖をそのベースに持つ一連の化合物を意味します。糖とは、ブドウ糖と呼ばれるC6H12O6(炭素原子×6、水素原子×12、酸素原子×6)という化合物を基礎に持つ一連の化合物で、加水分解と呼ばれる分解行程によってブドウ糖にばらされます。ブドウ糖は、さらに細胞の中のエネルギー代謝によって、最終的には水と二酸化炭素になり、その際に細胞に活動エネルギーを与えます。
よって、炭水化物とは人間の体にとっては燃料として消費される物質、ということになります。逆に、燃料以外の役にはほとんど立ちません。燃料として消費する以上の炭水化物を摂取した場合、細胞はこの炭水化物を原料に脂肪を作り、体の中に溜め込みます。脂肪は既に炭水化物の仲間ではありません。脂肪は、炭水化物と同じくらい効率的に人間の体の燃料となり、かつ水に溶けないため、人間の体に蓄積するには便利な物質なのです(仮に人間がブドウ糖のまま体に余剰な燃料を蓄えたとしたら、汗や尿に解けてせっかくの貯蔵した燃料が体外に捨てられてしまうことでしょう)。

それに比べてたんぱく質は、アミノ酸と呼ばれる有機物がベースとなった一連の化合物を指します。アミノ酸は、カルボキシル基とアミノ基と呼ばれる2つの化学的な部品を持ち、この2つの化学的な部品が結合することが出来るため、多数のアミノ酸はばらばらにならずにたんぱく質を構成します。人間の体がばらばらにならずにその形を保てるのも、元をただせばカルボキシル基とアミノ基の間の結合(ペプチド結合)のおかげです。
たんぱく質は炭水化物同様、細胞の燃料にすることも出来ます。しかし、たんぱく質は炭水化物よりも燃料としては効率が悪く、本来は燃料として生命体が使うべきものではありません。たんぱく質の真価は細胞(広い視点で見れば生命体の組織、体そのもの)を形成するところにあり、様々なタイプのアミノ酸が、多種多様なたんぱく質を構成し、その多種多様なたんぱく質が、様々な形で生命体の体を構成していると言えるでしょう。

> また野菜はこの中のどれにも属さないのでしょうか?

野菜も生命体ですから、炭水化物、たんぱく質などを適度に含んでいます。しかし、多くの野菜に特徴的なのは、炭水化物・たんぱく質の他に、有機物がセルロースと呼ばれる繊維の状態になっていることです。セルロースは人間の体では消化できませんから、体の燃料にすることは出来ず、口に入れても、最終的には排泄することしか出来ません。このセルロースを「植物繊維」と呼びます。
なお、草食動物(例えばヤギ)はセルロースをブドウ糖同様に消化することが出来ます(消化酵素を体内にもっています)。よって、草食動物はセルロースを食べてエネルギーに変えることも出来るのです。人間にはこのような芸当は出来ず、炭水化物を多く含む植物(例えば米、芋、小麦)や脂肪を含む動物(とくに脂肪が多い肉や魚を「霜降り肉」「マグロの大トロ」と呼びます)を食べる必要がある訳ですね。

> でんぷんは炭水化物の一種ですか。

はい、その通りです。

> 豆がたんぱく質で、じゃがいもがでんぷんと考えていいでしょうか?

いいえ、豆の中にはたんぱく質も炭水化物も含まれています。同様に、じゃがいものなかにもたんぱく質、炭水化物の両方が含まれています。ただ、豆の中には比較的たんぱく質の多い種類があること、じゃがいもがでんぷんと呼ばれる炭水化物を比較的多く含むことは事実です。

> するとナッツなどはたんぱく質でしょうか?

ナッツにもたんぱく質・炭水化物の両方が含まれ...続きを読む

Q四次元というのはどんな世界ですか?

そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?
三次元の世界とは縦横高さのある空間の世界だと思います。
これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?
我々の世界にも時間があるので、四次元といってもいいのでしょうか?
それとも四次元とは時間とは無関係の世界なのでしょうか?
あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタインでした。
 彼は、リーマンという数学者が作った、
曲がった空間の幾何学(現在リーマン
幾何学と呼ばれています)を使い、4次元の
空間が歪むという状態と、重力や光の運動を
あわせて説明したんです。これが相対性理論。

>これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?

 物理学的にはそうです。

 相対性理論の話に関連付けて説明するとこんな感じです。
例えば、下敷きの板のような平面的なもの(数学的には
これを2次元空間と言ったりします)を曲げると
いう動作を考えてみて下さい。下敷きに絵が書いて
あったとして、曲げながらそれを真上から見て
いると、絵は歪んで見えます。平面的に見て
いても下敷きという2次元空間が歪んでいる
ことが感じ取れます。
 2次元的(縦と横しかない)な存在である下敷きが
歪むには、それ以外の方向(この場合だと高さ方向
ですが)が必要です。

 19世紀に、電気や磁気の研究をしていた学者たちが、
今は小学校でもやる砂鉄の実験(紙の上に砂鉄をばら撒いて
下から磁石をあてると、砂鉄が模様を描くというやつです)
を電磁石でやっていたときに、これは空間の歪みが
原因ではないかと直感したんです。
 電磁石の強さを変えると、砂鉄の模様が変化します。
これを砂鉄が動いたと考えず、砂鉄が存在して
いる空間の歪みが変化したのでは?と考えたんです。

 3次元の空間がもう1つ別な方向に曲がる。
その方向とは時間という方向だということを
証明したのが、相対性理論だったんです。


>あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

 4つ目の方向である時間は、存在していても
その方向に、人間が自由には移動する方法は
現在ありません。時間方向を自由に動ける機械と
いうのは、タイムマシーンのことなんですが。

 日常生活を考えてみたとき、縦、横といった
方向は割りと自由に動けます。1時間ちょっと
歩けば4kmくらい楽に移動できますが、
道路の真中で、ここから高さ方向に
4km移動しろと言われたら、人力だけでは
まず無理でしょう。
 飛行機やロケットといった道具が必要と
なります。
 時間方向というのは、このように存在していても
現在のところ自由に移動できない方向なんです。

 例えば、人間がエレベーターの床のような
平面的な世界に生きているとしましょう。

 この場合、高さ方向を時間と考えて下さい。

 エレベーターは勝手に下降しているんです。
この状態が、人間の運動と関係なく、時間が
経過していく仕組みです。

 人間もほんの少し、ジャンプして高さ
方向の移動に変化をつけることができます。

 同様に時間もほんの少しなら変化をつける
ことができます。

 エレベーターの中で、ジャンプすると
ほんの少し下降を遅らせることができる
ように、時間もほんの少し遅らせることは
できるんです。




 

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタイン...続きを読む

Qエクセルでセル内に斜線を引くには

Excel97です。表を作成し、いくつかのセル内で斜線を引きたいのですが、どういう操作をしたらいいですか、ご教示ください。

Aベストアンサー

下記のURLを参照してください。
写真いりでわかりやすくなっています。

参考URL:http://www.excel-jiten.net/cell_format/ruled_line_change_slash.html

Q理科 光が全吸収されると黒??

小学3年生の息子と一緒に理科の[光]を学習しておりましたら、

息子が、

『「光を全部吸収するものが黒色、全部反射するものは白色。」って言うけど、おかしくない?だって、色は全部混ぜると黒色になるよね。だったら、光が全部反射したら黒になる…?!?!?』

と言うので、

『光って、この光だよ。これがあたりました~。そのまま全部はね返って○○君の目に入ってきました。だよね。光はそのまま光だよね。黒って暗闇の事だから、光が反射して暗闇っておかしいよね・・・。』

と言うと、それは事実として納得してくれたのですが、

『分かるけど。変だよ。色は全部混ぜると黒くなるのに・・・。なんか変!』

と言いますし、

親の私自身も、『そうだよね…???』
と、息子と同じ???状態でおります。

ネットで調べておりましたら、
こちらに、

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/76825.html
【色の三原色と光の三原色について】
『光の場合、赤色の波長のみが反射して人間の目に映るので、赤く見えると思うのですが、絵の具の赤色もその反射で赤く見えるのならば、絵の具の場合のような、色の三原色である赤・黄・青の三色を混ぜると黒くなってしまうのに、光の三原色である赤・緑・青色を混ぜると白くなって見えるのはおかしく思うのですが。
絵の具の赤色と光の赤色とは違うと思わなければならないのでしょうか。』

とのご質問に、
下記のご回答があるのに辿りつきました。

『赤い絵の具からあなたの目に赤い光が届くので、あなたは絵の具の色を「赤だ」と認識するのです。
その点では、赤い絵の具から出るのは「赤い光」です。

ですが、赤い絵の具が赤く見えるのはなぜでしょう?
下で皆さんも書かれている様に、赤の光だけを反射するからです。

もう少し詳しく書きます。

「青い光」と「緑の光」と「赤の光」が、「赤い絵の具」にあたっているとします。
この中から、「青の光」と「緑の光」が「赤い絵の具」に吸収され、「赤い光」だけが反射してきます。
あなたは、この反射してきた「赤い光」を見ているのです。
ここで、「赤い絵の具」に「青い絵の具」を混ぜてみましょう。
「青い絵の具」は、「緑の光」と「赤い光」を吸収します。
すると、「赤い絵の具」に吸収されずに残った「赤い光」は、「青の絵の具」に吸収されてしまいます。
つまり、戻ってくる光が無くなってしまいます。
このように、絵の具を混ぜるときは「何色の光が吸収される(無くなる)のか?」を考えるのです。

今度は光を混ぜてみましょう。
ある所に「赤い光」があったとします。
ここに「青い光」が混ざりました。
光同士を混ぜているので、吸収する物はありません。
素直に、青色+赤色=マゼンタ色(紫に似ている)の光になります。
このように、吸収する物が無いので、光同士は単純に足し算(引き算も)していいのです。』


やっと、あ!なんだか分かりそう?!?!
という感触のご回答を探し出せたのですが・・・

『・・・すると、「赤い絵の具」に吸収されずに残った「赤い光」は、「青の絵の具」に吸収されてしまいます。
つまり、戻ってくる光が無くなってしまいます。
このように、絵の具を混ぜるときは「何色の光が吸収される(無くなる)のか?」を考えるのです。』

の部分が理解できないで困っております。

[全部の色が反射された光を目は白と感じる。全部の色が吸収されれば、目に光は届いてないので黒と感じる。]

という理解で宜しいのでしょうか。

もし、上記理解で宜しかったとしましても、
それ以前の、[光の全ての色が吸収される]が理解できず困っております。

私の頭の中では、
例えば、赤を反射するもの(赤)・黄を反射するもの・青を反射するもの、3つを混ぜる=三色を混ぜても、計算上黒にはならないのでは・・・???
(割合的に吸収される光と反射される光のは同じなのでは・・・)
と理解できないでおります。

例えば、それぞれに対して、1/10づつ、それぞれの色を反射すると考え、3色を混ぜると、赤(1/30)・青(1/30)・黄(1/30)なので、混ぜたものも反射するのは1/10なのでは・・・と考えておりまして、
これ以上理解がすすみません。

私にも、小学生の息子にも理解できる噛み砕いご説明を頂ければ大変有難いです。

宜しくお願い致します。

ちなみに、息子は、入射角や焦点距離などの理解はできており、鏡・金属の反射などもある程度理解できている様なのですが、
この『光は全反射されると反射している物質は白。全吸収されると黒。』
というのが理解できず、モヤモヤ感いっぱいでおります。


何卒ご回答宜しくお願い致します。

小学3年生の息子と一緒に理科の[光]を学習しておりましたら、

息子が、

『「光を全部吸収するものが黒色、全部反射するものは白色。」って言うけど、おかしくない?だって、色は全部混ぜると黒色になるよね。だったら、光が全部反射したら黒になる…?!?!?』

と言うので、

『光って、この光だよ。これがあたりました~。そのまま全部はね返って○○君の目に入ってきました。だよね。光はそのまま光だよね。黒って暗闇の事だから、光が反射して暗闇っておかしいよね・・・。』

と言うと、それは事実として納...続きを読む

Aベストアンサー

 #1です。

>【例えば30席にサポータが座っていて、赤サポーターなら赤のボールだけ投げ返す。他の色(波長)は、膝の上の大きな袋の中へ。ですので、赤・緑・青のサポーターがその30席に10人ずつ座れば、30席すべてに赤のサポーターが座っていた時の1/3しか赤は返ってきませんし、光は直進するので、緑や青のボールはそのまま赤サポーターの袋の中に入ってしまい、他の席の緑や青のサポーターのところへは行かない。】

 なるほど、ミクロでみた場合のことですね。お考えの通りなのですが、ボール(光)とサポーター(絵の具)が一つの層しかないモデルになっていますね。絵の具の分子が1層だけしかない場合ということです。

 実際には絵の具の分子は何層にもなっています。赤の絵の具の分子1つは2%の確率で赤の光を反射し、4%の確率で他の色を吸収し、光の94%は何色であれ通過してしまいます(数字は適当です)。それが何百と層を成しています。表面より深い所で反射した光は、表面に出ようとするまでに、また絵の具の分子と反応します。

 絵の具の三原色が均等に混ざっていると、いちばん表面の絵の具分子の層では仰ることが起きます。でも反射・吸収される光はごく僅かです。ほとんどの光はさらに奥へ進みます。説明の便宜上、模式的に仰るような層がきれいに積み重なっているとしまして、2番目の層でも少しの光が反応し、赤の光が外へ向かって反射されても、そこには2/3の確率で赤でない絵の具の分子があり、赤の光は外に出にくくなります。緑や青の光も同じです。

 3層目、4層目…と奥に進んだ光ほど、どの色の光であれ、外に出られる確率は低くなります。

 とはいえ、少しは反射がありますね。光が三原色混合の絵の具の外まで反射される確率が低いだけですから。ですので、理想的な絵の具を仮定しても、分子レベルでみれば真っ黒というわけにはいかず、非常に濃い灰色となります。

 先の回答では、そういう分子レベルのことには目をつむって、マクロなレベルで留めました。理屈を単純化するためでしたが、絵の具をミクロのレベルで考えるなら、上記のようになります。

 #1です。

>【例えば30席にサポータが座っていて、赤サポーターなら赤のボールだけ投げ返す。他の色(波長)は、膝の上の大きな袋の中へ。ですので、赤・緑・青のサポーターがその30席に10人ずつ座れば、30席すべてに赤のサポーターが座っていた時の1/3しか赤は返ってきませんし、光は直進するので、緑や青のボールはそのまま赤サポーターの袋の中に入ってしまい、他の席の緑や青のサポーターのところへは行かない。】

 なるほど、ミクロでみた場合のことですね。お考えの通りなのですが、ボール(光)...続きを読む

Q量子力学の「重ね合わせ状態」とは?

量子力学の「重ね合わせ状態」とは何を指しているのかが知りたく質問いたします。
物理を勉強したわけでもない一般人です。多くの人が 意味わからん としているのと同様に私も意味わからん となっております。

「極めて微細なスケールの世界の量子力学の世界では、複数の状態が同時に実現している。例えば、電子はスピンという属性を持つが、量子の世界では一つの電子がスピン上向きの状態と下向きの状態を同時に実現している、ということが起きる。」
との解説があります。

この手の話を聞いていると『「解らない謎」の部分を無理に「解っている事」と設定するから理解し難い表現になっているのでは? と思えてくるのですが、そんなことはないのでしょうか?

例えば、「重ね合わせ状態」とは『観測できない状態』という理解でいいのでしょうか?それとも実際に「重ね合さった状態」にあるということなのでしょうか?

重ね合わせ状態の解説には「観測するまでは雲のように薄く広がり、観測によって1点に集約する」とか「0でもあり1でもある状態」とか、いろいろなかたちで表現されるのですが、どうもしっくり来ない説明ばかりです。
そしてその後には「それはあなたが古典物理の常識で考えようとするから理解できないんだ」と匙を投げたような話がでてきます。

私が知りたいのは結論ではなくて、何が解っていて何が解らなくて、重ね合わせ状態とは何を指しているのかということです。

量子力学の「重ね合わせ状態」とはどのような状態を言い表しているのですか?
またなぜそう表現しなければならないのでしょうか?

量子力学の「重ね合わせ状態」とは何を指しているのかが知りたく質問いたします。
物理を勉強したわけでもない一般人です。多くの人が 意味わからん としているのと同様に私も意味わからん となっております。

「極めて微細なスケールの世界の量子力学の世界では、複数の状態が同時に実現している。例えば、電子はスピンという属性を持つが、量子の世界では一つの電子がスピン上向きの状態と下向きの状態を同時に実現している、ということが起きる。」
との解説があります。

この手の話を聞いていると『「解らな...続きを読む

Aベストアンサー

>「極めて微細なスケールの世界の量子力学の世界では、複数の状態が同時に実現している。例えば、電子はスピンという属性を持つが、量子の世界では一つの電子がスピン上向きの状態と下向きの状態を同時に実現している、ということが起きる。」

 よく上記のような説明があり、文章の趣旨は理解できます。しかし上記では誤解を生みます。「複数の状態が同時に実現する事」はありません。状態が実現するためには、観測する必要があるからです。観測した時に、可能性のある複数の状態の「一つだけ」が現実に実現されます。

 では何故「状態の重ね合わせ」という言葉を用いるかと言うと、ひいき目に見れば一つには、実現可能な状態は全て量子力学でわかる(羅列できる)からです。でもそんな事は、古典力学でも出来ました。

 問題は実現可能な状態の内、どれが現実に実現されるかを古典力学では100%予測可能でしたが、量子力学では確率的になる、という点です。典型的には電子がスピンの上下のように、どちらかなのだけれど、どちらになるかは50%の確率でしか言えない、という状況です。

 この状況は、量子力学でどんなに詳細な計算を行っても、その論理に従う限り原理的に解消されない事が保証され、どんなに精密な実験や観測を行っても、50%の確率しか保証されません。

 そして「状態の重ね合わせ」についてわかっている事は、「状態を表す関数どうしには足し算が成り立つ」という数学的性質のみです。「関数どうしに足し算が成り立つ事」を慣習的に今でも「線形重ね合わせが成り立つ」と言います。「状態の重ね合わせ」の由来は主にこの、「線形重ね合わせ」から来ています。

 という訳で「状態の重ね合わせ」がいったい、どんな物理的状況を指しているのかは、全然具体的にわかっていません。何故なら「状態の重ね合わせ」状態は、絶対に観測できない事になっているからです。観測したら、「どれかの状態が実現する」からです。

 量子力学はこういう風に、見事に(?(^^;))出口のない論理を備えています。しかし現在のところその結論は、計算すれば必ず当たります。

 物理は実験(実証)科学です。たとえ「訳わからなくても」、実験(実証)と合致する理論が最重要視されます。


>「それはあなたが古典物理の常識で考えようとするから理解できないんだ」と匙を投げたような話がでてきます。

とは、言い当て妙です。とりあえず現状の物理は、「状態の重ね合わせ」の物理的解釈を基本的には棚上げ(匙投げ(^^;))してる訳です。

 なので、「状態の重ね合わせ」が数学的便利用語に過ぎないという可能性は、現状では十分にあり得ます。その物理的解釈は今もって、「野のものとも山のものともわからない!」という状況だからです。

 努力はされていますが・・・(^^;)。

>「極めて微細なスケールの世界の量子力学の世界では、複数の状態が同時に実現している。例えば、電子はスピンという属性を持つが、量子の世界では一つの電子がスピン上向きの状態と下向きの状態を同時に実現している、ということが起きる。」

 よく上記のような説明があり、文章の趣旨は理解できます。しかし上記では誤解を生みます。「複数の状態が同時に実現する事」はありません。状態が実現するためには、観測する必要があるからです。観測した時に、可能性のある複数の状態の「一つだけ」が現実に実現さ...続きを読む


人気Q&Aランキング