マンガでよめる痔のこと・薬のこと

光子って質量はあるんでしょうか?

光子の質量は0で、0だからこそ、光速で移動するんだとおもっていたのですが、
「重力は質量間に作用する力である」とおもっていたので、
なぜ、光子が重力の影響をうけるのかよくわからなくなってしまったのです。

なんて事を考えていたら更に疑問が。(ーー;
「光子は電磁場の影響を受けるか?」
「電磁波なんだから受けるべ?」というのと、
「電荷をもたなければ影響うけないべ?」という気も。
うーん。どうなんざんしょ?(ーー;

宜しくお願いします。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (6件)

 量子光学屋で、素粒子論は耳学問なんですが、とりあえず知ってるつもりのことだけ、書かせていただきます。



 古い話ですが、ヤン-ミルズ理論~電弱統一理論では、光子のうち弱い相互作用を司る量子が質量をもち、電磁気力を司る光子が狭い意味でのフォトンになったわけですから、光子が質量をもたないのではなく、電弱統一理論の力の素粒子のうち、質量を持たない方が、光子と呼ばれるものである、というのが律儀な言いかたなのかもしれません。

 ただ、光子のエネルギーは、容易に質量となり、また、その逆も容易に起きます。

 たとえば、陽子と電子が無限のかなたから近づいていき、水素原子を形成する場合、電子の軌道のエネルギー準位が変化すれば、光子の形でエネルギーが外に放出されます。その光子のエネルギーは、陽子と電子のなす系が、質量を失うこと(古典的には、ポテンシャルエネルギーを失うこと)で補われます。
 水素がイオン化して、陽子と電子とに別れる時は、この逆で、外からやってきた光子から、系は質量を得ることになります。これを相対論のような古典物理で説明する場合には、質量とエネルギーの等価性と言うわけですが、場の理論で、この質量獲得のメカニズムを説明するのは、かなり難しいことのようです。

 経路積分的に、光子が飛んでいく姿を思い浮かべた時、光子は、実は、あるときは陽電子-電子ペアであったり、場合によってはトップクオークと反トップクオークの対からなる中間子に「変身」している場合もありうるわけで、いつでも質量を持つ可能性をもっているわけです。

 これら「場の理論」でいう質量の獲得と、重力理論で言う質量とが、同等のものであるのは一般相対論の主張ではありますが、素粒子論レベル(重力子レベル)で、場の相互作用を簡便に言うことは、困難なことのようです。
 このあたりが、

 「なぜ、太陽の側を通った光は、曲がるの」
 「それは、重力が空間を曲げているからさ!」

という、禅問答のような、とおりいっぺんの説明では納得できない気持ちになる原因だと思います。

 また、「電荷」は、電磁気の力、すなわち光子を産むことのできる「能力」を示すものです。それ以上の説明は、現代の物理学者にはできていないように思えます。電子のように「内部構造を持たない粒子」が、電荷という性質を持つことは、実に不可思議な事だと思います。また光子は「電荷」を持たないため、更に子供の「光子」を直接産むことはできません。何か他の素粒子を経由することにより相互作用することになると思います。
    • good
    • 3
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

なんか・・良くわかった様な幻想に取り付かれています(笑)

お礼日時:2002/12/24 09:47

蛇足ですが


質問者のacacia7さんの探求とその指摘には謙虚に頭がさがります。
皆さんの回答がありますが、あえてコメントまで。
多分、質量とは何ですか?という疑問に帰着するのではないかと思います。
お互いに質量があるとか無いからという古典的な考えからなかなか離れる
ことはできませんね。
No.5のCaF2さんの指摘にありますが、「光子は、実は、あるときは陽電子-電子ペアであったり、場合によってはトップクオークと反トップクオークの対からなる中間子に「変身」している場合もありうるわけで、いつでも質量を持つ可能性をもっているわけです。」
電子が質量を持っていると考えると、陽電子-電子ペアが光子に変換される
プロセスは、質量が突如として電磁波になるということになります。
電子は、質量があるので引力の影響を受ける、光子は電磁波なので引力の
影響は受けない。という説明がされます。
ではどうして光は曲がるのというと他の皆さんの回答のように空間が曲がっているからです。
となります。
これをここだけではすっきりしたいですね。
すっきりする方法は、ひとつだけあります。それは、質量の概念を変える
ことなのです。
エネルギーの分布状態が閉空間(時空間)であれば、密度が論議できますので質量と考えることができます。エネルギーの分布状態が開空間(時空間)
であれば、質量は考えることが出来ません。
そうすると、電子は静止状態ではエネルギー状態が閉空間分布と考えることができます。光は開空間分布と考えられますね。
(光陰矢のごとしですからね。)
閉空間では質点として取り扱えますから、引力の影響を受けやすいですね。
光は波長ほどの時空の開空間分布ですから引力の影響は受けにくいと考えることは出来ます。でも逆に時空に沿って走るのはうまい、と考えることが
出来ます。
こんな風に考えると、電子にも分布構造が必要ですね。共役な電子対の分布
構造が光子の分布構造になればいいんですよね。
アルベルト先生はそのミッシングリンクを記号で表現したのですが、もう一度、電子や光子の構造を考え直するとすっきりするかもしれませんね。

参考程度まで
    • good
    • 3
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

えーっと・・誉めてもなにも出ませんよ(笑)
なんか、更に未開の地に踏み込んでしまった様です。(^^;;

お礼日時:2002/12/24 09:50

>光子は、重力の影響を受ける?


一般相対性理論によれば、重力とは空間の歪みです。あらゆるものは、歪んだ空間をまっすぐ進んでいるのです。光についても、このことは当て嵌まります。

>光は、電磁場の影響を受ける?
電磁場の影響を受けるのは、電荷を持っているものです。光には電荷がありませんから、光は電磁場の影響を受けません。
    • good
    • 3
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

電磁場もそれなりの空間のゆがみだったりしませんかねぇ。

お礼日時:2002/12/24 09:44

>「重力は質量間に作用する力である」とおもっていたので、



質量がある→重力が存在する
は正しいですが、
重力が存在する→質量がある
はどうでしょう。
エネルギーも重力(時空を歪ませるという意味で)を持ちますが、
例えば、
「質量がある星と、内部は光子がつまっている質量はほとんど0(球殻に使う鏡ぐらい?)の星を
考えるとして、
その2つの質量とエネルギーはE=mc^2の意味で等しいとしておきます。
そのとき、どっちが引力(斥力?)が大きいか?」
というような状況ですかね?
私はかつてこの手の計算をして挫折しました。
非常に面倒です。結果も知りません。申し訳ないです。

さて、光子-光子相互作用は存在します。
非常に大強度のγ線ビームを作って、衝突させるのですが、
衝突断面積は非常に小さいため、最近まで観測は無理だったようです。
ところが、よく考えるとラグランジアンの形からは、
直接の光子-光子相互作用はありえません。
さて、どうしようか・・・?考えてみてください。(ちょっと難しいかも)

参考URL:http://www-jlc.kek.jp/general/DOC/oho95-html/oho …
    • good
    • 0
この回答へのお礼

えー・・えー・・
えー・・えー・・

ごめんなさい。(;-;)

ありがとうございました。

でも、光子間の相互作用がありえないというのでなにやらちょっと安心しました。

お礼日時:2002/12/24 09:43

>なぜ、光子が重力の影響をうけるのかよくわからなくなってしまったのです


これはどのような場合のことかわからないので、気のついたことを書きます。

巨大な星の傍を通過する光は、少し曲がります。これは星の重力によって空間が曲げられるので、光は最短距離を通ろうとするので曲がるのであって、重力の影響かどうか言いにくいと思います。

光子と言う場合、陽子と陽子が反発するときなど電磁力の仲介する物質として光子がでてきたと思うのです。

光子は質量がないとされています。光として相対性理論、光子として量子力学となんとなくイメージしているもので、光子と重力が同じ文章で出てくるのはわかりません。
    • good
    • 3
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

たとえば、ブラックホールの事象の地平より内側にも、空間があるとおもうのですが、
この地点から外部へは、空間が連続していても、光が外にはでないみたいです。
つまり、最短距離が内外の点を結んで存在しても、そのラインを光は通れないのは何故だろう?・・っていう感じです。

うーむ・・別々の分野での言葉がごっちゃになっているのですねぇ・
顔を洗いなおして出なおしてきます。

お礼日時:2002/12/24 09:40

光子は電磁場の量子ですから,電磁界があれば光子が生成されたり消滅されたりと


記述されますし,電磁波の量子化は光子です.
例えば,ある周波数以上の電磁波はプラズマを透過出来ません.
電磁波による電磁場の振動に,プラズマ中の粒子が追随できない為です.

ちょっと御意図と異なるかな...
    • good
    • 0
この回答へのお礼

早速ありがとうございます。
えーっと・・えーっと・・
光子と電荷は相互作用しますよねぇ。
光子と光子は直接、相互作用するんですか?
干渉はちょっと別個の光子間の相互作用っていうわけでもなさそうで・・


うーん、プラズマ中の電荷をもった粒子が電磁場に追従できないから???(--?

追随できなかったら逆に透過しちゃいそうなのは気のせいですか?・・(--;;
←・・音叉で音が反射してくるイメージのやつ。

うー・・うー・・・もと光(情報)をっっ・・

お礼日時:2002/11/30 15:06

このQ&Aに関連する人気のQ&A

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光に質量がないことは誰がいつ発見したか

光は完全に質量がないとは測定しきれないようですが、
光は光速を超えた脱出速度を持つ超重力の中性子星などから飛び
出せることから質量はないとされています。

光に質量がないことは誰がいつごろ気が付いたのでしょうか。

Aベストアンサー

 質量とはどういう概念か、ご存知のことと思いますが、あえて説明しますと、質量とは、加速されにくさ、を表す量です。質量が小さい物質は、同じ力を加えても、加速度は大きくなります。それは、ニュートンの運動方程式からも明らかなように、加速度=力/質量となるからです。もし、質量がゼロの物質があるとすると、ほんのわずかの力でも、無限大の加速度で動くことになりますが、そのような物質は存在しません。質量がゼロの物質というものは、あり得ないのです。
 さて、そこで、光の質量についてです。そもそも、質量という概念は、決して光の速さにはならない物質について意味のある概念であり、常に光速度一定で動く光に適用できる概念ではありません。つまり、光には質量の概念は適用できないし、また、必要もないのです。ただし、光子として考えたとき、そのエネルギー運動量ベクトルは内積がゼロになり、そのことを指して「質量がゼロ」と言ったりします。これは、普通の物質では、エネルギー運動量ベクトルの内積が(静止質量×光速度)^2になるので、それとの類似で使うことがあるからです。しかし、それはあくまで便宜上のことであることを忘れてはいけません。

 質量とはどういう概念か、ご存知のことと思いますが、あえて説明しますと、質量とは、加速されにくさ、を表す量です。質量が小さい物質は、同じ力を加えても、加速度は大きくなります。それは、ニュートンの運動方程式からも明らかなように、加速度=力/質量となるからです。もし、質量がゼロの物質があるとすると、ほんのわずかの力でも、無限大の加速度で動くことになりますが、そのような物質は存在しません。質量がゼロの物質というものは、あり得ないのです。
 さて、そこで、光の質量についてです。そ...続きを読む

Q光子に質量はあるのですか

こんにちは
光子が衝突して電子を飛び出させる、光が粒子の性質を持つことを説明する、光電効果の実験があります。
光は質量が無いから光速で進むことができると聞いたことがあります。
質量の無い光子は質量のある電子を、なぜ飛ばすことができるのですか。
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

http://letsphysics.blog17.fc2.com/blog-entry-83.html

Q光に重さってないはずなのに・・・

 ふと思ったのですが、光は重さがないはずなのに、なんでブラックホールに吸い込まれる(曲げられる)のでしょうか? そもそもブラックホールは重力が超強い天体なんですよね? 重力ってことは重さがないものにとっては痛くもかゆくもないのになんで??? 教えてください。

Aベストアンサー

ブラックホールとは重力が強い天体と言うより、原子に於ける電子が重力崩壊により吹き飛ばされた原子核のみの空間の無い天体です。普通モノは究極的に原子から出来て居ますがその状態とは、一つの原子について説明すれば次のようになります。


大雑把に言って、原子核を一粒の米とすれば電子は其の周りを甲子園球場の大きさで回っています。其の原子が集まって物質を構成しています。それらは万有引力により引き合いますがたくさん集まれば地球の様に重力と成ります。

しかし、最初に言いました様に米粒の周りの半径200mほどの物が一つの原子ですから、物質という物の実態はスカスカです。つまり空間だらけなのです。しかしながら其の原子が太陽の何百倍も集まればどうなるか?
当然中心の重力はとてつもなく大きなものとなります。そうなると原子として其の電子を同じ位置に支えきれなくなります。つまり電子が吹き飛んで原子核ばかりが集まり始める....つまり原子核の重力により崩壊を始める。
スカスカの物がスカスカでなくなり超重力の大きさの無い、つまり空間の無い重力だけの天体になります。普通に考えれば原子核だけでも多少は大きさがありますから其の天体は体積があるように思いますが重力崩壊により空間が存在しないのです。勿論外の世界からは見かけのおおきさはありますが!!

光は空間を移動する物(あくまで観念的にですが)ですから其の空間が存在しない世界からは脱出できない、つまり吸い込まれるという表現になるのです。

その様な超重力の近くでは当然、其の存在の対象たる空間は曲げられます。

かなり大雑把で間違った点も指摘されるかも知れませんが解りやすく言えばこの程度でお許しを!!


今の物理学ではひょっとすれば光にも重さがあるかも知れません。重さが無いはずのニュートリノにも質量が有る事が可の 小柴教授により判ってきて居ります。(この功績によりノーベル賞を取られたはずですが!!!)

ブラックホールとは重力が強い天体と言うより、原子に於ける電子が重力崩壊により吹き飛ばされた原子核のみの空間の無い天体です。普通モノは究極的に原子から出来て居ますがその状態とは、一つの原子について説明すれば次のようになります。


大雑把に言って、原子核を一粒の米とすれば電子は其の周りを甲子園球場の大きさで回っています。其の原子が集まって物質を構成しています。それらは万有引力により引き合いますがたくさん集まれば地球の様に重力と成ります。

しかし、最初に言いました様に米粒の...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Q『E=mc2』 って何の公式????

かなりマニアックな質問なんですが、E=mc2は何の式か分かりません。
宇宙論と言う授業の中に出てきた式です。
文系の私にはちんぷんかんぷんでございます。
これが分からないと授業にもついていけず、最終的に4単位落としそうな勢いなんです。

Aベストアンサー

つまり、このE=MC2の意味は、物質が持つ質量は、エネルギーに変換出切るって事なんですよ。

式の意味は、物質が持つエネルギーは、物質の質量に「光の速度の2乗」を掛けたものに等しいと言う事です。

例えば、今ここに1円玉(質量は1g)が1枚あるとして、この1円玉の質量1gすべてをエネルギーに変換できるとすると、1g×(30万キロ/S)×(30万キロ/S)のエネルギーにもなるんです。(実際は、単位を揃えるので1gは0.001kgになります)

と言ってもピンとこないですよね!

この1gのエネルギーと言うのが、あの広島に落とされた原爆のエネルギーなんです。

広島に落とされた原爆には、1Kgのウラン235と言う放射性物質が搭載されていましたが、その内の僅か1gが減り、減った質量がエネルギーとして変換されたのです。

つまり、残りの999gは、エネルギーとしては使われなかったのです。

たった1gの質量に、あれだけのエネルギーがあるなんて。凄いことですよね。

アインシュタインが発見した有名な公式です。

Q真空から素粒子とかエネルギーって本当に出てるんですか?

真空の何もない空間から、素粒子や
エネルギーが出てくると聞いた事があるんですが、
具体的には、何が出てくるんでしょうか?
詳しく教えてください。

また、規則性や法則性を以って、それらは、
現れるんでしょうか?
それとも、不規則にランダムに出てくるんでしょうか?

何卒、アドバイスのほどお願いいたします。

Aベストアンサー

 皆様が回答されておられる通りなのですが、私なりに回答してみます(実は、回答をどう書くか考えているうちにたくさんの回答が寄せられていました ^^;)。

>真空の何もない空間から、素粒子やエネルギーが出てくると聞いた事があるんですが、

 多分、量子論の不確定性原理から導かれる、対生成のことでしょう。不確定性原理というのは、今の場合、位置を正確に確定すればするほど、その位置でのエネルギーの大きさが確定しなくなるということです。
 つまり、原子などよりずっと小さい領域を物理的に解析してみると、そこでは大きなエネルギーが現れる可能性があるということです。このエネルギーにより素粒子がつくられます。つくられる素粒子は、普通の物質と反物質の対になります(これが「対生成」と呼ばれるゆえん)。
 なお、このような対生成で普通の物質と反物質ができても、すぐさま普通の物質と反物質が反応して消えてしまいます(対消滅といいます)。
 この対生成・対消滅により何らかのエネルギーなどが観測できるはずなのですが、今のところ、実際の観測では量子論から理論的に予想されるものよりはるかに小さい値しか得られていません(観測値は実質0とのことです)。

>具体的には、何が出てくるんでしょうか?

 理論的には、何でもでてくる可能性があるのですが、エネルギーの小さいものほど対生成がおきやすいので、ほとんどの場合、光子ができます(つまり光です)。光子の反物質は光子で、同じものなのですが、これもすぐ対消滅します。
 余談になりますが、対生成しても、対消滅が起きない場合があるという仮説があります。ホーキング博士が提唱しているもので、ホーキング輻射と呼ばれています。
 これは、ブラックホールの事象の地平面近くで対生成が起こったとき、対でできた一方の素粒子がブラックホールの強大な重力に引かれてブラックホールに落下し、残ったほうが宇宙空間に飛び出してくるというものです。残念ながら、これが観測されたことはまだなく、仮説の域を出ていません。

 さらに真空について踏み込んでみます。
 普通、真空というと宇宙空間のように何もない(厳密には星間物質がありますが、密度が小さいので今は無視します)空間を指します。しかし、量子論で突っ込んで考えた結果、観測できない素粒子で埋め尽くされているという仮説が出ています。この観測できない素粒子はヒッグズ粒子と呼ばれています(他に、ディラックが提唱した真空は観測できない電子で埋め尽くされているという「ディラックの海」という仮説もありますが、今は割愛します)。
 そこで、そのヒッグズ粒子がない空間が作れたとすると、それこそ本当の真空ということになります。そういう本当の真空の空間があるとすると、ヒッグズ粒子で埋め尽くされた普通の真空空間との間にエネルギーの差があることになり、エネルギーが取り出せるという仮説があります。
 ただ仮に仮説が正しいとしても、本当の真空を作るには膨大なエネルギーが必要とされており、現実にはできません。また、その真空から取り出せるエネルギーがどれくらいの量なのかについても諸説があって、未だに定まっていません。

 宇宙は現在膨張していることは観測事実として確定していますが、膨張の仕方については諸説あります。標準的な理論では、膨張の仕方は時間が経過すると、重力のせいで遅くなっていくとされています。しかし、宇宙の膨張の仕方が時間の経過とともに大きくなっていくと主張する物理学者も少なからずいます。
 つまり、宇宙が加速膨張しているということなのですが、もしそうだとすると、それが反重力のせいである可能性があります。つまり、反重力はあるのかも知れないということです。
 これらはまだまだ観測が不足で、盛んに議論はされているものの、確からしいところはわかっていません。

 皆様が回答されておられる通りなのですが、私なりに回答してみます(実は、回答をどう書くか考えているうちにたくさんの回答が寄せられていました ^^;)。

>真空の何もない空間から、素粒子やエネルギーが出てくると聞いた事があるんですが、

 多分、量子論の不確定性原理から導かれる、対生成のことでしょう。不確定性原理というのは、今の場合、位置を正確に確定すればするほど、その位置でのエネルギーの大きさが確定しなくなるということです。
 つまり、原子などよりずっと小さい領域を物理的に解...続きを読む

Q地球の自転、公転の速度

地球の自転、公転の速度を教えてください。
それと光の速さについても教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

 光速を算出するのは少し物理学的な手法が必要ですが、自転公転の速度は(概算でよければ)小学生でも計算できます。

【自転】
 地球一周を赤道上で計るとおよそ4万kmくらいなので、これを24時間で割り算して
 4万(km)÷24(時間)=1666(km/h)
 ちょっと実感がわかない数字なので秒速に直してみると、およそ500m/sくらい(?

【公転】
 これを求めるためには地球が描く軌道の距離が必要です。地球は楕円を描いて太陽を回っていますが、ほぼ円に近いとして。公転距離=2πr×天文単位。
 天文単位は地球では1で、1天文単位=149576960kmと求められているので、公転距離はおよそ939819740kmです。これを365日で割って・・・260万km/day。
 全く実感がわかない数字になったので時速と秒速に直しておきます。時速=10万km/h 秒速=30km/s

 参考URLが時速だけは計算してくれています。今PCの電卓を起動してカタカタやってたんですけど、思ったより無茶苦茶に早いですね。

【光速】
 Maxwell(1831~1879)という物理学者が、理論的に光の速度を導き出したことは有名な史実です。光は、携帯電話やラジオに使われる電磁波(電波)の仲間で、これら電磁波は波長が違っても速度は全て同じ、およそ秒速30万km/sです。電話してても僕らの声が相手に遅れずに届くのも電磁波の速さのお陰?
 上に地球一周の長さ(4万km)を出しましたが、これによると光は1秒で地球を7周半する計算になります。公転自転もべらぼーに早かったですが、さすがに光にはかないません。

 全く話が横道にそれるようですが、かのアインシュタインの相対性理論は「光より速いものは存在しない」ことを前提にした理論であること、また現代の多くの物理学者もアインシュタイン同様「光より速いものは存在しない」と考えていることを付け加えておきます。

 何年生かは存じ上げませんが、そんな些細な疑問がすぐに直結するほど科学(理科)が身近に存在することを知ってもらえたら嬉しく思います。

参考URL:http://www.expocenter.or.jp/shiori/ugoki/ugoki3/ugoki3.html

 光速を算出するのは少し物理学的な手法が必要ですが、自転公転の速度は(概算でよければ)小学生でも計算できます。

【自転】
 地球一周を赤道上で計るとおよそ4万kmくらいなので、これを24時間で割り算して
 4万(km)÷24(時間)=1666(km/h)
 ちょっと実感がわかない数字なので秒速に直してみると、およそ500m/sくらい(?

【公転】
 これを求めるためには地球が描く軌道の距離が必要です。地球は楕円を描いて太陽を回っていますが、ほぼ円に近いとして。公転距離=2πr×天文単位。
 天文...続きを読む

Q光子と電子の違いって?

光子と電子の違いを分かりやすく教えてください。光は1秒で地球を7周半するとよく聞きますが、それをするのは光子ですか?電子ですか?

Aベストアンサー

>光は1秒で地球を7周半するとよく聞きますが、それをするのは光子ですか?電子ですか?
それは「光」すなわち「光子」です。
「光子」は電荷(電気力)を持ちません。質量もありません。物質ではないのです。
これに対して「電子」はマイナスの電荷を持ち、れっきとした質量を持つ「物質」です。
「電気」も光と同様に1秒間に30万kmの速さで伝わりますが、それは物質としての「電子」が飛んでいるのではなく、電子の波動が伝わる速さなのです。

Q光は波動関数を持たないのですか?

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa5021911.html


ここの質問で物質波の波動関数はスカラーであり、縦波も横波も持たないと教えて頂いたのですが、
では光の場合はどうなのでしょうか?

光は横波しかもたないわけですが、光の波を光の波動関数であると考えるとスカラーではないのはなぜなのでしょうか?
或いは光の波が波動関数ではないのだとすると、光が波動関数を持たないのはなぜなのでしょうか?

それと出来れば光が縦波を持たず、横波しか持たない理由を教えて下さい。

よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

こんばんは。

次第に話が難しくなってきましたね。

光は物質波ではありません。物質のシュレディンガー方程式に相当するものが、電磁場の場合は、ベクトルポテンシャルAの従う、波動方程式です。でもこれだけでは、よくわかりませんね。しかも、光子の粒子性がまだ見えてきません。そこでAをフーリエ変換するのです。すると、変換の各項の係数が調和振動子の振る舞いに類似していることが分かります。調和振動子は容易に第二量子化ます。それと同じように電磁場を量子化すればよいのです。今述べたことを振り返ってみると、電磁場は一回しか量子化しなかったのに第二量子化が得られたということになります。したがって、ベクトルポテンシャルAは、シュレディンガー方程式の波動関数ψに相当するということが言えそうです。Aはスカラーではなく、ベクトルですよね。このことが普通の物質波との大きな違いです。

真空中を伝わる光が縦波を持たず、横波しか持たない理由(誘電体中では縦波の成分をもつこともあります)マクスウェルの方程式から直接導かれる性質です。

それではまた。

Q長さの単位であるAの上に丸がついた記号は何mですか。

こんばんは。Aの上に丸がついた単位をよく見ますが、これは「オームストローム」のことでしょうか。違うのであればこの単位をメートルに直したときどのような値をとるのか教えてください。

Aベストアンサー

この答えでいいのでしょうか。

☆Å(オングストローム/angstrom) 
長さの補助単位。
10の-10乗=百億分の1メートル。電磁波の波長測定や、原子物理学・結晶学・分子学などで用いる。
記号 Å または A で表す。
スウェーデンの物理学者オングストレームの名にちなむ。

参考URL:http://www.sun-inet.or.jp/~nao2/jiten/sonota.htm


人気Q&Aランキング

おすすめ情報