電子の波動性

導線内部の電子は亀のように遅いと聞きました
二重スリット実験で三叉に別れた導線を繋ぎ
i）波動性を示すなら左右の導線に流れ
粒子性を示すなら慣性があるので真ん中の導線に流れるのですか
ii）亀のように遅い電子を導線の別れている部分の手前まで観測し
三叉の部分を観測しなければ左右の導線に軌道が変わるのでしょうか
変わったら途中から波動性になったと考えていいのでしょうか

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2025/02/04 10:48

導線の中では電子は金属原子と衝突を猛烈に繰り返しているので

波動性の観測とかは無理でしょうね。

因みに亀より遅いというのは、電子の集団としての平均速度(ドリフト速度）のこと。電子は様々な方向へ熱運動しており、
電子単体はとても高速です(光速の 1/200 程度=数千km/s のオーダー)。

No.5 回答者： himagene 回答日時： 2025/02/02 13:01

導線内部では個々電子が水のように流れているのではなくて、次々とぶつかって押し出しているようなイメージです。

そして導線の内部で電気伝導に関わる自由電子は１立法センチ当たり10^23個と非常に高い密度なので、周りの原子の電場の影響を受けるので、個々の電子の動きとは違います。したがってあなたの設問は意味を成しません。
二重スリット実験は真空中の自由空間で行います。電子のエネルギーが小さいほど（遅いほど）ド・ブロイ波（物質波）の波長が長くなるので二重スリット実験をやり易くなります。速いと粒子としての性質しか現れません。例えば可視光での実験と同程度の大きさ（ミクロン）の装置で実験をやるために必要な電子の速さは秒速50万メートルと非常に低速です。これは大体１ボルトの電圧で加速した時の電子の速さです。

No.4 回答者： kagakugasuki 回答日時： 2025/02/02 03:29

粒子には波動性と粒子性という二つの性質があり、波動性における波長はその粒子が持っているエネルギーが高い程短くなります。

　波動性を持つ粒子には不確定性と言う、粒子が存在している位置と運動量の両方を正確に知る事が出来ないという性質があるのですが、位置を正確に知る事が出来ないというのは、粒子が存在している確率の高い場所が空間上の1点に集中しておらず、粒子が存在している可能性がある場所が空間上のある範囲に広がって存在しているという事なのです。
　その粒子が存在している可能性がある範囲の中でも、粒子が存在している可能性が特に高い範囲の広がりの大きさは、粒子の波長の長さに比例したサイズの大きさになるという関係になっており、粒子の波動性の波長が短い場合、その粒子が存在している可能性が高い範囲が狭いため、波動性が弱まり、粒子性が強くなります。
　先述しましたように、粒子の波の波長が短いのはその粒子が持っているエネルギーが高い場合であり、電子のような質量を持つ粒子の場合、エネルギーが高いほどその粒子が動く速度が速くなります。

　従って、電子の速度が光速に近づくほどその電子の波動性は弱くなります。

No.3 回答者： ssawatake 回答日時： 2025/02/01 21:24

導線内部の電子速度：たったの秒速0.073mm

二重スリット実験の電子速度：秒速20万km

光速に近くないと波動性は見られません。

No.2 回答者： chiha2525 回答日時： 2025/02/01 21:02

二重スリット実験では、干渉縞という波動性が見られるというところがあるわけですが、導線の中を通るなら経路は別として波動性が見られると

ころがないので、観測すればどの導線を通ったかわかる、観測しなければ分からない、というだけの話になってしまいますｗ

No.1 回答者： kagakugasuki 回答日時： 2025/02/01 17:07

二重スリット実験では｢三叉に別れた導線を繋ぐ事｣はありませんので、

>i）波動性を示すなら左右の導線に流れ粒子性を示すなら慣性があるので真ん中の導線に流れるのですか

と

>ii）亀のように遅い電子を導線の別れている部分の手前まで観測し三叉の部分を観測しなければ左右の導線に軌道が変わるのでしょうか

のどちらも質問として成り立ちません。
　質問として成り立っていないため、その質問に対する正解はありません。

　因みに二重スリット実験とは、電子銃から放出された真空中の電子の流れの途中に、2本のスリットが開いた衝立を設置し、スリットを通過した電子が生み出すパターンが｢電子が粒子性を持つと考えた場合｣と｢電子が波動性を持つと考えた場合｣のどちらの考え方をした方が得られたパターンの説明がつくのかを調べる実験です。
　スリットを通過した後の電子がどのようなパターンを描くのかを確認する方法として、衝立よりも下流側に写真乾板を設置して置き、乾板の内、電子が当たった部分が感光する事を利用して電子が乾板に到着した時のパターンを確認しています。
　ですから、

>三叉に別れた導線

などというものは使いません。


【参考URL】
二重スリット実験 - Wikipedia > 実験
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%8C%E9%87%8D …