電磁場と光の関係

　マクスウェル方程式によれば真空中で振動する電荷は磁場を変化させ、磁場の変化は電場を変化させ磁場電場が連続的に生成し、その波いわゆる電磁波が光の正体だなどという記述をいろいろな書籍で見かけます。
　1.ここで磁場と電場がそれぞれ波をつくっていることは理解できるのですが（以下の内容を疑問に思っているということは理解できていないのかも知れません）、それを合わせて電磁波などという一つの波として伝播速度が光を同じだから、光は粒子ではなく波であるとするということが分かりません（あわせて一つの波にしているのではないとは感じますが）。つまり電磁波は２種類の異なった波が伝わっているということなのに物理書などではそれが一つの波であるかのように扱っているように見えるのです。
「電場の波と磁場の波とどちらが光か？」と問うことはできないのでしょうか（もちろんできないのだろう なとは思うのですが、この二つを合わせたものを電磁波、光というということの意味がわからないのです）。
電場の波の変位は電場の強さと方向を、磁場の波の変位は磁場の強さと方向を表すものであって、普通に光を考えるときによく見るような横波で変位が光の強さを表す波とは異なるものであると思うのですが、前者（電場変化と磁場変化の伝わり）から後者（光そのもの?を考えるときに使う波動）はどのようにしてでてくるのでしょうか。

　2.また光を波として考えるとき通常の波のように山と谷がありますがあれは、実際に、何かが人間の感覚のレベルでは感じられない振動しているのか、それとも回折や干渉を説明するため、また光を量子力学で波長ｈ、振動数ｖを導入して扱うためのものであって何かが振動（山谷を繰り返している）わけではないのでしょうか。

　両方の質問とも、光は電場と磁場の伝わり合いであり、光がまた一つの波をつくっているのだと思いますが、電場変化、磁場変化を表す波（電磁波の伝播を表す波）と光の強度を振幅の変位にとった波とはいかなる関係にあるのかということなのです。
　電磁気の本には光は電磁波の伝わりとして書かれて終わっていて、光を波動として回折、干渉などを考える本ではいきなり光は波動であるとして波長や振動数を導入しており両者の関係がよく見えてこないのです。この方面にお詳しい方もしお時間ございましたら、見当違いの質問かも知れないのですが、教えてください、よろしくお願いします。

No.4 ベストアンサー 回答者： kichi8000 回答日時： 2014/07/20 13:17

見つけました。

https://staff.aist.go.jp/yoshizawa-akio/lecture_ …

偏光面は電場ベクトル方向と同じ。
振動数も電場ベクトルと同じ。
ｐ１０：ポインティングベクトル（光の進行方向：ｐ２のＺ軸？）
　　　　質問内容はここだとおもいます
ｐ１１：平面波近似（高速振動項を除去）により光強度を導く
ｐ１２：光強度計算の整理

この回答へのお礼

本当にありがとうございます。
電磁波と光はまさに同じものと考えられるのですね。
今回はつたない日本語での質問を解釈していただいてありがとうございました、もっと勉強して数式での議論ができるようになるためがんばりたいと思います。
このたびはお時間割いていただいてとても助かりました。

お礼日時：2014/07/22 10:22

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2014/07/20 08:13

〉光の強度（明るさ）＝磁場、電場の変位の大きさ

そのように考えられています。

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2014/07/18 10:41

もっと沸騰する話題だと思ったのですが、ちょっと補足します。

まず、磁場と電場の統一を成し遂げたのは特殊相対性理論なんですが、

それはおいといて、古典的にも電場と磁場は電磁場の2つの側面に
過ぎないというのは古くからある考え方です。
マックスウェルの方程式にガリレイ変換をかけると、磁場と電場が
相互に変換しあうことがわかり、本質的に同じものだろうということが
実感できます。

>電場変化、磁場変化を表す波（電磁波の伝播を表す波）と
>光の強度を振幅の変位にとった波とはいかなる関係にあるのか

光の波と電磁波を別に考えている理由はなんでしょう？
質問を読んでもわかりません。

この回答へのお礼

遅くなりました、回答ありがとうございます。

>光の波と電磁波を別に考えている理由はなんでしょう？

別に考えようと意図して考えているのではなく、電磁波というのは素朴に磁場、電場の方向と強さを表す波であると思っていたので、光を表すときに使う波とは異なると考えていました
つまり電磁波から光の伝播の速さはわかりますが、それ以外の要素である波長、強度、振動数も直接に表しているのか？ということです
が、もしかして「光の強度（明るさ）＝磁場、電場の変位の大きさ」なのでしょうか？
ならば二つのつながりを理解できるのですが・・・

お礼日時：2014/07/20 00:43

No.1 回答者： tknakamuri 回答日時： 2014/07/17 18:06

全部答えるのが大変なので、一部だけ。

・電場と磁場は不可分なものです。
・光＝電磁波で電磁波は横波です。
・電磁波は磁場や電場が振動しています。

量子力学の話はパス。