私は無線工学が専門なのですが、最近量子力学の勉強を始めたのですがここで疑問が有ります。
光の項目で光が波動と粒子の二面性を持っているという事です。
波動と言うのは光の伝播について、粒子は光が物質と作用した時のもので二面性は状況による解釈の違いと考えています。
そこで疑問なのですが、
1,粒子(光子)は陽子、電子のような物質と考えるのかそれとも一定の空間内に存在する全エネルギーと考えるのか、どちらでしょうか?
2,光も電波も電磁波ですが電波には粒子と言う考え方は存在しません。
この原因は何でしょうか?
以上二点について皆さんのお考えを頂ければ嬉しいです。
宜しくお願い致します。

A 回答 (2件)

まず、2についてですが、その考え方は誤解です。


電波、粒子性を持っています。
この世の中のすべてが、粒子性と波動性の両方を持っているのです。
ただ、波動性においては、その波長が非常に短かったり、長かったりすることに
よって、観測が難しいと言うことや、粒子性においてはそのエネルギーが小さい
ために観測にかかりにくいとために、その一面性だけで議論できることがあるの
です。

1については、難しい問題ですね。
なぜかというと、光子は質量が0の粒子です。
これを実在の物質と考えるかというと・・・・
しかし、先ほども書きましたが、この世の中すべてが粒子性と波動性の両方を
持っているので、電子も波動性を持っています。
そう考えると、粒子は実在の物質と考える必要があります。
しかし、アインシュタインのエネルギーと質量が透過であるという考えからすると、
エネルギーの固まりと考えても問題ないでしょう。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
電波に粒子性もある事は意外でした、強烈なインパクトです。
言われて見れば強力な電波を蛍光灯に照射すると発光しますが、これも光電効果に同様と考えれば理解できそうです。
(量子力学は独学ですので、無線工学と結びつけるのに難解な面が有ります。)

お礼日時:2001/06/12 10:04

光(電磁波)は波動性と粒子性を持っているというよりも、



「光という実体」があり、その光がスリットや格子などを通るような実験をすると「波動」という側面を示し、

また、光を金属に当てるとそこから電子が飛び出してくる現象(光電効果)が起こり、これは光が「粒子」という側面を見せているだけです。

われわれ人間は光の一側面しか見ていないということです。光という実体はもっと複雑なものということではないでしょうか。

大学教養の物理のテキストにもつぎのような記述があります。
プランクの定数をh、振動数をν、光の速さをcとすると

 エネルギー E = hν
 運動量 p = hν/c

この運動量pは光の粒子性の側面でしょうか?
電磁波が粒子性を現すのは、振動数νが大きな場合です。
電子が光に跳ね飛ばされるのは、X線やγ線など波長が短い電磁波ほど顕著です。
電波は波長が長く、振動数は小さいので粒子性が現れません。

彗星の尾が太陽に近づくと長くなりますが、これも太陽光によるもので、電波などでは起こらないでしょう?

この短文も光の一側面ということでお読みくだされば幸いです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
考えかた・・・重要なテーマですね。
私も多方面からのアプローチを試してみたいと思います。

お礼日時:2001/06/12 10:05

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Q物質の波動と粒子の二重性について

量子力学の本で,

"野球ボールのド・ブローイの波長は非常に短いので,検出するのは不可能で,実際上ほとんど意味が無い.
つまり,野球ボールのような巨視的な物体に対してはほとんど意味を持たない.”

と書いてあるんですが,波長が短ければ短いほど,振動数は大きい値を取るはずなので,E=hνのエネルギー式に従うのなら,エネルギー的には大きくなって,無視できないので,意味を持ってしまうのではないでしょうか.

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野球ボールを粒子と見なせるかどうかは疑問の余地がありますが、ド・ブロイ波の計算式は λ=h/mv(hはプランク定数、mvは運動量)ですから、野球ボールの場合は事実上0になります。したがって、その本の記述は誤りとは言えません。

E=hνは、光(電磁波)のエネルギー換算式ですが、野球ボールは電磁波ではないので、この式は成り立たないのです。

Q光の粒子性と波動性

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夜空の星の話です、説明不足でした。
補足します。

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ここの「教えて」はいろんなレベルの方が読まれていることを考えて、分かり易い言葉で説明することに努めています。

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光の波動性&粒子性について。

光が「光子」という粒子性を持っているのではなく、空間が「それ以上分割出来ない基本単位」という性質を持っている、と考えた方が分かり易い様な気がするのですが・・・
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この場合のランプが「空間の基本単位」であるとすれば、その方がイメージし易い気がします。

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Aベストアンサー

物理の言語はあくまで数式。実験で検証するのも数式からくる数字です。
波動性と粒子性は数式の持つ意味を一般言語に翻訳・意訳しただけです。
イメージの方を変更しても、あまり意味は無いんですね。

大学で習う理論では空間は連続空間です。プランク長さという
特徴的長さを持ちますが、空間を分割することはしませんので、
これらの理論は、あなたのイメージに合いません。

しかし、固体電子論でならう強束縛模型(URL 参照)は、
あなたのいう電光掲示板で、
電球を固体中の原子に、
点滅を電子に、
置き換えたイメージがぴったりです。
当然、電子も粒子性と波動性を有していますので、あなたの発想は、
この理論では正しいといえるでしょう。

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%BC%B7%E7%B5%90%E5%90%88%E8%BF%91%E4%BC%BC

Q昔、光の本質は粒子説と波動説で議論されていましたよね。

昔、光の本質は粒子説と波動説で議論されていましたよね。

当初、ロバートフックとニュートンが争っていたようですが
その中で疑問に思うことがありました。

フックは、雲母が色づいて見えることから 波動説を支持していました。
ニュートンの粒子説では 薄膜である雲母が色づいて見えることは説明不可能であると。

なぜ、粒子説では説明が不可能なのでしょうか?

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薄膜であるからといって 粒子が移動しないわけでもないですよね?
逆に、どうして波動説では説明が可能なのでしょうか?

物理学や自然科学といったものがてんでだめなのですが 大学のレポート作成に手こずっています。

お力を貸してください。

Aベストアンサー

雲母が色づいて見えるのは、

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と考えると自然に説明がつく、というのが波動説の主張です。

説明の内容は、シャボン玉が色づく理由の説明と同じです。「シャボン玉 色 原理」などで検索すると説明が出てきます。


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Q透過光、反射光どちらかだけを反射する物質は存在するのでしょうか

例えばパソコンなどのディスプレイから発せられた透過光のみを全反射させる物質などは存在するのでしょうか?
また反射光のみを全反射させることは物質は存在しますか?

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Aベストアンサー

>スマートフォンやパソコンのディスプレイを視覚的に見た場合、脳は透過光と認識していると思うのですが

 いや、視覚的には透過光と反射光の区別はつかないと思います。経験的に「液晶画像」と判定してるだけでしょう。

 明るい場所で液晶を見ると、液晶の映像と反射映像(自分の顔や風景)の両方が見えますが、これは物理的に「透過光」と「反射光」を区別しているのではなく、映像内容から経験的に「液晶画像」と「反射映像」を区別しているに過ぎません。
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 つまり、物理的には「透過光」と「反射光」を区別することはできないので、これらを選択的に全反射させるということは原理的に不可能だと思います。


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