光の波について教えてください。

質問

今、高校の物理やっておりますがよくわからないところがあるので回答よろしくおねがいします。

1:まず、目が光を感知するのは、太陽や電球から発せられた振動を目が感知するからでしょうか？(視線(光線)とかかいてあった参考書があったもので。)

2:光の媒質って何でしょうか？なぜ真空の中でもつたわるのでしょうか？(真空状態は何もないはずなのに波が伝わるなんて信じられないです。)

3:光の波が鏡に当たると反射しますが、なぜ反射なんてことが起こるのでしょうか？原子とか分子とかが、ゆれて(波をおこして)鏡にあたると思うのですが、鏡というのもやはり分子とか原子とかで構成されているのだから、その入射波のゆれが伝わって反射はおこらずに、鏡の裏側にまっすぐ波が通り抜けるとおもうのですがなぜなのでしょうか？

4:光源(球体とします)から光が出たちょっと後に、光源のまわりには波ができているとおもうのですが、横波なので、空気があるとすると、近くにある波同士が、当たって干渉しあうとおもうのですが、どうなってるんでしょうか？どうゆうイメージでしょうか？

回答No.2

paddler · ベストアンサー

たいへん良い質問です。着眼点に敬意を表します。

ただ、これらの質問に対する回答は、このスペースで答える、しかも答えだけを書く、というものではないように思います。
（もっとも、それ以前に人に分かるようにこれらの質問に明快に答えることが私にはできませんが）

今、お聞きになって質問の答えのレベルが”Ｚ”であったとすると、その答えを導く・理解するためには直接その"Ｚ"へ行くのではなく、その手前にあるある"Ａ"から"Ｙ"までの知識・原理・現象・理論・実験などを経験する必要があると思います。それが「学問」だと思います。

せっかく良い着眼点で「正しい学術的好奇心」をお持ちになったのですから、あわてずじっくりと、必要なステップを踏みながら勉強し、一つ一つ自分のものにしながら進まれてはいかがでしょうか？

「光とエーテル」に関しては扱っているウェブサイトも色々ありますし、「光学」を読み物的に味わえる良い参考書（私は下記URLの「光の鉛筆」が好きです）もあります。

参考URL：

http://www.ss-com.co.jp/books/pencil/

お礼

ありがとうございます。

回答No.5

shkwta

1:光のエネルギーによって、網膜の細胞に含まれる感光色素の状態が変化するためです。
ここ（キリヤ化学）が詳しいです。
http://www.kiriya-chem.co.jp/q&a/q52.html

2:真空自体が電磁気現象を引き起こす実体です。他の波は媒質があるから納得できるというのは誤解です。他の波も、結局は真空の性質に行き着きます。たとえば金属線を伝わる振動は金属が媒質ですが、これは金属原子間に働く力が元です。金属原子間に働く力は電磁気現象であり、これは金属中であっても原子核や電子の間の真空中で起こっている現象です。

3:およそのことを言えば、物質中の電荷が光に追随して揺れると不透明に、追随しないと透明になります。金属中の電子は動きやすく、光の振動にほぼ完全に追随できます。そのため、金属の表面では電場がほぼ０になります。弦やバネの振動でもわかるように、一端が動かないように固定されると「固定端反射」が起こります。金属の表面では電場が０に固定されるために電磁波が反射します。

4:光が横波というのは、何かの位置が上下左右に揺れているという意味ではなく、ある点での電場や磁場の方向が上下または左右に振動しているという意味です。だから隣の光と衝突するわけではありません。
しかし、波の共通の性質として、光も干渉を起こします。たとえば、近接した２本のスリットに光を通すと縞模様ができます。

お礼

みなさん回答ありがとうございました。
やっぱり難しいようですね。
いつかはチャレンジしてみようと思います。

回答No.4

BLUEPIXY

私もとても良い質問だと思います。
おそらく、大学で物理を学べば、わかることなんじゃないかと思います。
そこで、いい加減な回答をしておきます。ちゃんとした回答は、他の人がしてくれるかもしれません。

１．そうですね、電子レンジみたいな感じで揺さぶられるからじゃないでしょうか

２．空間には、光を伝えるという性質があります。
それは、どういうことかというと、電界が生じようとするときには、電界を生じないようにしようとする磁界が生じ、また、磁界が生じようとするときには、磁界が生じないようにしようというように電界が生じます。
つまり、世の中は、なるべく低エネルギー状態にしようという働きがあります。
言ってみれば、０レベルの電界と磁界があって、そこに、光（電磁波）が生じると、それが、電界と磁界の波となって伝わっていきます。（空間自体は０レベルです）てな感じでしょうか

３．物質には必ず電子があって、それが電気的な働きをします。光は、電気的な働きと磁力的な働きの相互に作用する波なので、電気的な力の影響を受けます。それで、電子の並びがあると反射されてしまいます。（細かく言えば？吸収されて、再び発射される？）
電子の並び方で反射されずに、抜けてしまうこともあります。

４．空気による干渉はいわゆる陽炎みたいな話ですよね。
２つの光がある時には、電界磁界をそれぞれ強めあったり弱めあったりすることがあると思います。
よく、スリットによる干渉実験ってありますね。これって波の性質として説明すると簡単ですが、光を粒子としてみる場合には、不可思議ですよね。

回答No.3

endlessriver

２．光の媒質？は真空という空間です。真空には物質がないのですが、逆に光の媒質という性質を持っています。
なぜ、真空を光が伝わるかは判りません。それが観測結果というしかありません。

物事を何故と突き詰めていくと最後にこのような根元的な現象にいきつきます。

４．光の媒質は空気では無いので（一般に）空気では干渉しません。

その他の質問はどのような原理か知りません。

回答No.1

blacklabel

光は、波と粒子の両方の性質を持つものだからです。
波の性質での特徴でしか考えてないから矛盾が起こるのです。
粒子の性質があると考えると全てが解決します。