• ベストアンサー

波動関数の波の形と実際の粒子の波

波動関数は、グラフに描くと波の形をしていますよね。複素数の項がありますが、その項を除いたとすればグラフがかけますよね? その波の形と、実際に二重スリットの実験などで現れる実際の波の形は同じものであったりすることはありますか?波動関数はただ単に確率を表すだけのものなのでしょうか? 海の波の形はコサインの式でグラフに描くと横軸が位置X、縦軸が振幅(波の高さ)となり、波を実際に絵として描くことができると思います。粒子の波はそのようなことはできないのでしょうか? わかる方いたら教えてください!!

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • shiara
  • ベストアンサー率33% (85/251)
回答No.2

波動関数を使えば量子状態をうまく記述できますが、波であることが実態ではありません。波動関数とは、量子状態を記述する言語の1つ、という程度に考えるとよいでしょう。

その他の回答 (1)

noname#160321
noname#160321
回答No.1

>海の波の形はコサインの式でグラフに描くと横軸が位置X、縦軸が振幅(波の高さ)となり、波を実際に絵として描くことができると思います 残念ながら海の波は三角関数の形はしていません。 その辺は流体力学を習うと分ると思います。 それから波動関数から虚数項をはずしてしまってはいけません。虚数項にも実質的な意味があるのです。 私には二重スリット問題を解いてみせるだけの力は無いので、そこの辺りは専門家に任せます。

関連するQ&A

  • 波動性と粒子性

    量子力学で波動性(スリットの干渉とか)を示す実験と粒子性(光電効果とか)を示す実験で、もし一つの光について交互にそれらの実験をするとどうなるのでしょうか? たぶん、そんな実験は無理だと思いますが。 光は波動性・粒子性をそれらの実験毎に示すのでしょうか? それとも一つの実験をすると状態が確定するみたいなことにはならないのでしょうか? 勉強すればするほど不思議なのですが・・・。 とにかく受け入れろってことなのでしょうか・・・?

  • 素粒子の波動性と粒子性について

    素粒子の波動性と粒子性について 基本的に以下の考え方で合ってますか?   間違いを(表現を含めて)指摘していただけると幸いです。      例として「電子雲」ですが。   電子はある時間内に存在位置の確率の波として原子核の周囲に  雲のように広がって存在するといわれています。   この意味するところは、  (1)個々の電子は一個の粒子だがその位置は時々刻々と変化する。   変化は高速なので、ある一定時間内では雲のように見える。  (2)その位置の変化をグラフにプロットすると最終的に波の分布として   現れるが、不連続で決まった時刻Tにどこに現れるかは解らない。   それは確率に従う。    基本的にはこういうことですよね?  仮にその波が正弦波であったとして、この波の進行と時間の関係をグ  ラフにすると波の振幅ポイントが時刻とともにバラバラである。  (確率分布する)   この順序をあとから組みなおせば、正弦波であったことが解る。  ということですね?   これって何かに似ているな~と思って考えたんですが、  IPなどのパケット通信のやりかたに似ていませんか?   例えばPCのディスプレーの画像を1画面表示するのになにも左上から  順番に走査してドットを表示してゆく必要はなく、ランダム(中央付近だっ  たり、その少し右上だったり)にドットを表示してゆき単位時間内に1画面が  完成すれば、フレームレートが高いと人間には左上から走査した画像と  区別がつきません。(遅ければその違いは歴然と解ります)  各ドットは送られた色情報(明度、輝度、彩度)さえ歪まなければば送信  した画像が再生されます。(静止画も動画も同じです。)    一方、波動(波)であるということと、周期性(波のような性質)をもつと  いうことは同義ではない気がするのですが...   例えば円盤の回転運動ですが、円周の一点の位置と時間の関係は   グラフに描くと波として描けます。 でもそれは描けるだけで実際に波   打っているわけではありませんよね。 位置の周期性はあってもバイ   ブレーションは感じません。(回転運動を別の何かの往復運動に変換   はできますが、別の何かが必要です。)   これが時計回りと反時計回りの往復運動なら明らかに波動(波)ですよ   ね。   高速なら相当なバイブレーションを感じるはずです。(質量やエネルギー   によりますが。)   この往復運動の円周の1点の位置を同様にグラフに書くと回転と同じに   なってしまいます。   この場合、回転運動には周期性はあるが波動(波)ではない。   ということになりませんか?  そこで、     素粒子の場合は位置情報の周期性は予めもっている。   (位置的振幅と振動数がグラフにプロットできるので波の性質がある   ように見える。)   ただその順序は確率に従いバラバラでパケット通信のようになってい   る。(各位置の時刻指定がない)   しかも一旦位置が決まると次の位置は   (1)位置の波の周期が1サイクルするまで同じ位置には絶対これない。   又は(2)1周期内に同じ位置にこれても、その確率が極めて低いので   無視できる。      (1)(2)はどちらが正しいのか知識がありません。 ご教授下さい。     素粒子になぜそのような性質があるのかと問われてもわからないし    観測事実なのですね。   (確率に従うならば次の瞬間にはすぐ隣に来ることもあるはずなの   で球面内の乱反射運動などではないですよね?)   考え違いでしょうか?   そうなると空間伝播する光は一種のパケット通信網ですね?   (もしかすると、この世は本当は素粒子によるデジタル方式で近似的   にアナログに見えるだけなのでしょうか? こては余談です。 ふとそ   う思っただけです。)

  • フェルミ粒子と波動関数

    フェルミ粒子の波動関数はスレーター行列式で表されますが、これは波動関数の固有状態の積の形の線形結合で表されています。これはフェルミ粒子間の相互作用がない場合にしか成立しないと思うのですが、相互作用がある場合も成立するのでしょうか?

  • 波動関数と複素数

    量子力学初心者です。 いろいろ本を読んでみたのですが、波動関数を複素数で表すのは単に便利であるとか、オイラーの式とか、二乗すれば確率となる…など数学的には分かりますが、波動関数を複素数で表す直感的で本質的な理由はあるのでしょうか? また、電子などが粒子性と波動性を持つことと、波動関数が複素数であることは関係しているのでしょうか? 最後に電気・電子回路でも複素数を用いますが、単に便利さのためでしょうか? よろしくお願い致します。

  • ひかりの粒子性と波動性を調べるスリットの実験

    ひかりの粒子性と波動性を調べるスリットの実験でスリットとスペクトラムを投影する画面の間の光の状態を計測したり、数式で解明した論文がありますか。

  • 電子軌道と波動関数

    原子の中での電子の軌道がどのような形になっているか、電子の存在確率が高い領域の形を描き、その波動関数の振幅の正負も示せ という問題を解いています。 形は描けるのですが、 「波動関数の振幅の正負」がわかりません。 波動関数そのものについてもよくわかっていない状態です。 教えてください。 よろしくお願いいたします。

  • 電子や光子の波動性と粒子性について

    こんにちは、王次郎です ”光の物理”(小林浩一 著,東京大学出版会)p.35には、光の粒子性と波動性に関して以下の様に紹介されています。 『光の行動は、観測されるまでは空間に広がった波動、つまり電磁波の立場で考えなければならないし、観測されてはじめて、光は粒子、つまり光子としての顔を見せることになる。(中略)光が原子や電子あるいは一般には物質と出会い、エネルギーを交換するときには、光は粒子のように行動し、それ以外のときには波動のように振る舞うといってよいだろう。』 量子力学では、例えば電子の波動関数は、電場や磁場などの物理的な存在ではなく、状態(可能性)として空間に広がって存在しているとされていたと思います。光の波動性が、電磁場としての物理的な存在であるのに対して、電子などの粒子の波動性は波動関数で計算される状態の波であるとすると、電子や粒子の波動性と光の波動性は別物なのでしょうか? それから、光もシュレーディンガー方程式で波動関数が計算できるのでしょうか?

  • 単振り子の運動で…。

    振り子の運動で空気抵抗などの影響で振幅がだんだん小さくなっていきその振幅の減少と時間との関係についての実験を行いました。 そこで今回の実験ではデータをグラフにプロットする時に縦軸を振れ幅の角度の対数、横軸を時間としていました。 何故、縦軸が対数なのでしょうか? グラフはほぼ一次関数の右肩下がりとなり見やすくなったのですが、見やすくしただけが縦軸を対数にした理由だとは思えません。 読みずらい文章になってしまいましたがよろしくお願いいたします。

  • 質量の大きい物体は波動性を示さないのか

    素人です。 質量の大きな物体は粒子性だけを示し、波動性がほとんど現れないと聞いたのですが、なぜでしょうか? たとえば二重スリットの実験などで、電子は干渉縞を作り波動性を持つことが確認できますが、中性子や原子核のような大きな質量を持つ粒子だと干渉縞は現れないのでしょうか? よろしくお願いします。

  • 粒子の波動関数について

    機械に弱くお手上げなので、どなたか教えてください。 問題は、 「井戸型ポテンシャルの中の粒子の波動関数を求め、基底状態からいくつかの固有値と固有関数をもとめよ」 です。 ポテンシャルエネルギーは、 V(x)=0・・・(|x|>a) V(x)=-V0・・・(|x|≦a) で与えられています。 この問題を、たとえば *運動方程式を積分する時* ――――― time stepを決める 初期位置と初速をあたえて ステップ数を決める do i=1, nstep ひとつのタイムステップを解く (ここでルンゲクッタ法のサブルーチンを使っても良い) 結果を出力する enddo(繰り返す) ――――― のような形でプログラムに書き下ろしたいのですが、どの様に書けば良いのか分かりません。 どなたか分かる方、よろしくお願いします。