ドブロイの式での電磁波と物質波の扱いについて

質問

ドブロイの式p=h/λは高校で習いましたが、その際この式を用いて電子の物質波の波長を求めたり電磁波の運動量を求めたりすることも習います。

質問はなぜこの式で電磁波と物質波が対等に扱われるのかと言うことです。

片方は実在しているし測定もできる波でもう一方は確率の波と全く異質のもののように思えます。
数式上で対等と言うことはやはり対等なのでしょうか。

よろしくお願いします。

回答No.1

shiara · ベストアンサー

光子の波も確率を表す波です。光子はボーズ統計に従う粒子なので、多数の粒子が同じ状態になることができます。そのため、波としての性質がマクロ的に現れやすいということです。

お礼

ありがとうございます。

＞光子の波も確率を表す波です。
光子の物質波と解釈すればいいのですね。
それだと両方対等になるので納得です。
電磁波として考えたためイメージとして電子波と異質に見えてました。

便乗質問よいでしょうか、重力波もドブロイの式に当てはまるのでしょうか。（重力子もボーズ統計に従う粒子のため）

お礼が遅くなってしまいすいません。

回答No.4

shiara

No1です。お問い合わせの件「重力波もドブロイの式に当てはまるのでしょうか」ですが、はっきり言いまして、分かりません。理論として整合が取れるように、そうであってほしいとは思いますが、なにぶん、重力波とはどういうものか、よく分かっていないものですから。

お礼

追加の質問へのご回答ありがとうございます。

そうですね、未だに直接観測されていないのですから性質なども未知な部分が多いですね。

ありがとうございました。

回答No.3

mmky

参考程度に
ミクロの世界では、形状という概念を根本的に変える必要があるのです。
一般的には、占有空間とエネルギー密度で形状が表されるということでしょう。
例えば、電子の剛体的イメージの質量ｍを使えば、速度をＶとして古典論的に運動量Ｐは、Ｐ＝ｍＶで表されますね。質量もエネルギーですから、エネルギーが振動しているようなとりとめのない不思議な形状をかんがえると古典的な表現ではなく、占有空間λでのエネルギーhの分布（Ｐ＝ｈ／λ）のように記述したほうが良いということになるのですね。
物質も条件下で形状が変化することで、古典から特殊相対論に移行するさいの発散問題を回避しているのでしょうね。Ｐ＝ｈ／λであれば無限大には発散しませんよね。そのような不思議なことがおきているのですね。ミクロの世界ではエネルギーは、条件次第で変幻自在と考えればいいかもしれませんね。

お礼

ありがとうございます。

そうですね、私たちの日常的なイメージをそのままミクロな世界に適用すると的確にミクロの世界を理解できないですね。
天文学的という言葉の意味のミクロ版というところでしょうか。

電子というと黄色いパチンコ玉みたいなイメージをしてしまいますが、ミクロの世界を理解する時にはそういうイメージが理解の妨げになるんですね。

回答No.2

anthracene

No. 1の方が通常の波(というと変ですが)である電磁波について述べられているので、物質波の方についてです。
高校で出てくるのは電子波だと思いますが、これは実在しますし、測定することもできます。

例えば、電子線回折といって、固体の表面近くの様子を観察する方法がありますが、やっていることは物理の授業に出てくる、結晶のX線回折実験とほとんど変わりません。
金属や半導体などにX線の代わりに電子ビームをぶつけると、固体の表面近くで電子波が回折され、結晶の構造によってある決まった回折模様を見ることができます。これはまさに波の性質の現れですよね。

お礼

ありがとうございます。

そうですね、製品としてすでに電子の波の性質は利用されていますね。
私も電子を使った2重スリットの干渉縞写真を見たことがありました。

お礼が遅くなりすいません。