電子が見えないのはなぜ？

質問

私たちの暮らしは、電気に囲まれています。
それを、何の疑問も感じないで生活していました。
あることがきっかけで、「電子」は見えないと言うことを知りました。
電気に対する公式があり、電気は制御できるのでしょうが、何か訳の分からない物に囲まれているんだな、と言う、不思議な感じを持ちました。
電子は、なぜ見えないんですか？
・光が電子を通過してしまうため？
・光が電子の避けて通過するため？
・・・etc
(1)どんな、メカニズムが働いて電子を見えなくしているんでしょうか？

それから、電流は光の速さで流れると聞きました。
例えば、銅線の中を電気が流れる場合、自由電子が電気の流れを担っているのでしょう。
自分のイメージとしては、バケツリレーの様に電子を運んでいる感じで想像していました。
でも、それだと、電流が光速で流れるとはとうてい思えません。
電子に、重さがあれば、無限大になり、光速になるはずがありません。
(2)電子は、電線の中をどのように流れているのでしょう？
　（バケツリレーの様なイメージでいいのでしょうか？）

以上２点の疑問について、教えて下さい。

回答No.16

sekisei · ベストアンサー

こんにちは。
No5のsekiseiです。

＞将来・・・可能性が・・・
概ね見る事ができるようになると思います。

「概ね」としたのには２つの理由があります。
　（１）電子の構造
　　　　原子には原子核と電子といった空間的な構造がありますし、
　　　　原子核にはさらに陽子と電子から成る構造があります。
　　　　ところが電子には現在の理論上では構造がないとされています。
　（２）「見る」の定義
　　　　見るという場合若干ぼやけていてもよいのか、しっかりとその
　　　　表面の模様まで観えないとだめなのか。

電子に構造がないことをとりあえず完全な点（体積０）の場合でも、
ぼやけた画像でもよければ見る事ができます。
これなら陰極線や金属はその表面に金属結合の電子がありますので肉眼でも
（正確には電子の集団）を見たことになります。
また、写真のフィルムのようなものに電子一個を当ててできる点々程度ですと
こちらもすでに見る事ができています。
（参照URLの図１）

もししっかりと電子の表面を見たいという場合は、電子には構造がない（表面
もない）ため見ることはできません。
ただし、もっと研究が進み電子にも構造があるとなったら原理的には
見る事ができると思います。
ただし非常な高エネルギーが必要なため実行されるかは判りません。

参考URL：

http://www.hitachihyoron.com/frontline/pdf/frontline_06.pdf#search='外村%20電子%20二重スリット'

お礼

回答ありがとうございます。
「何が、分からないか」という事が分かりました。
それだけでも、大きい収穫です。

あとは、回答を読み直し、提示していただいたURLを熟読したいと思います。
御陰で、量子論を学ぶ気が出てきたので、入門書を数冊買い込んで来ました。

感謝致します。

回答No.5

sekisei

こんばんは。

すでにいくつか回答がされていますので蛇足になるかもしれませんが・・・。

電子が見えない理由にはいくつかあります。
?物を見るにはその対象物の大きさ程度の波長の波を使う必要がある。
　電子は非常に小さいため見るには非常に波長の短い電磁波などを用いる必要があります。
　電磁波ですとガンマー線になると思いますが、これを写真のような画像にする技術は
　まだないと思います。
　ここは「見る」の定義が明確でないと厳密な回答ができないように思います。
?人間の見る事が出来る光の波長には限りがある。
　?と絡みますが電子が相互作用できる電磁波の波長は人間の見る事ができる電磁波の波長範囲
　から大きく外れています。

電流の速度もkunobou様の電流の定義によってしまいますが文面から電流を担っている電子の速度
という理解で行きますと、導線中の電子の移動速度はかなり遅いものです。
ただし、電圧はおおむね光速で伝わり、その電圧（正確には電界）に従って電子は動き出します。
イメージとしては行列や渋滞が適切かもしれません。

お礼

内容を、素人なりに解釈すると、見えないのはまだ、見る技術が未成熟だという風にも読み取れる感じがします。
だとしたら、将来読み取れる(間接的にしろ）可能性があると考えてもいいのでしょうか？

それとも、将来的にも、無理なのでしょうか？

回答No.4

tetsumyi

電子が見えるには光にならなければなりません。
電子が通ると光るケーブルはあります。

直接電子を見るために電子銃で電子の流れを作って目に照射すると目が焼けますから、一瞬光って目が見えなくなります。
決して電子を見ようとしてはいけません。

お礼

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それならば、太陽を見るときのように、遮光ガラスの様な物を使って
見ればいいと素朴に考えるんですが、それでは駄目なのですか？

目に照射しなくても、目の前の何かで光らせて、その光を感じるという方法はないのですか？

素人の質問ですが、素朴に疑問に感じます。
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回答No.3

sanori

こんばんは。

まず最初に、
電子というものは、電線の中だけにあるものではありません。
そこいら中にあるもの皆、原子でできていて、原子には電子があります。
原子の性質は、ほぼ電子が決めています。原子核は重さ（質量）としての存在感ぐらいしかありません。

電子の半径（古典的半径）は、１０^(-15)メートル程度で、
原子の半径は、原子の中で最も小さい水素でも１０^(-11)メートル程度です。
つまり、４桁ぐらいも違います。
原子は、高精度の電子顕微鏡でやっと見える程度の大きさです。

＞＞＞・光が電子を通過してしまうため？

違います。

＞＞＞・光が電子の避けて通過するため？

これも違います。

あなたは、煙の粒子を見ることができますか？
煙の粒子は、原子の大きさに比べれば巨大です。
それでも肉眼では見ることができませんよね。
しかし、「煙」という集団としてなら見えますよね。
白色のぼんやりしたのが漂ったり流れたりします。

同様に、電子も集団としてなら見ることができます・・・というよりは現に我々は見ています。
実は、我々が日頃周りで目にするもののほぼ１００％が、電子を集団として見ている結果なのです。

色、透明性、反射、物と物とはすり抜けられない、・・・・・
これら全部、電子と光が相互作用している結果見えているものなのです。

ご参考になりましたら幸いです。

お礼

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回答ありがとうございます。
とても参考になります。
只いくつが、疑問があります。
(1)煙の粒子を直接、見る事は出来ませんが、レンズの倍率を上げれば見える気がします。それでも、煙の粒子は見えませんか？

(2)
>実は、我々が日頃周りで目にするもののほぼ１００％が、電子を集団として見ている結果なのです。

と言う事は、原子の回りを回る電子数で色が決まってしまうのですか？
それでは、原子が100あまりなのに、色の数は無限大であるという、現実を説明できるのでしょうか？
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回答No.2

ORUKA1951

物を見るためには、それより小さな粒子が必要ですが、この世界に電子より小さいものは存在しませんから、見ることはできません。
　ただ、ごく最近、電子の軌道は観察されたとのニュースがありましたね。

＞それから、電流は光の速さで流れると聞きました。
＞例えば、銅線の中を電気が流れる場合、自由電子が電気の流れを担っているのでしょう。
　正確には、その物質内の光速と同じです。
　誘電率によって変化します。--真空中の光速度が最も大きい

　銅線中の電荷の移動は電子が担っていますが、電解沖の中ではイオンですし、コンデンサ電極間を交流が流れているときは電子もイオンもなしですね。
　電流はあくまで電荷が移動することですから、電荷が移動する速度は光速ですね。電場の変化が光速で伝わるため、その変化に追随して電子が一斉に動き始める。ですから、電子の速度とはまったくもって無関係ですよね。

お礼

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すみません、素人なので素朴な疑問です。
例えば電子を野球ボール、それより大きい粒子をバスケットボールとします。
野球ボールと、バスケットボールをぶつけた場合、バスケットボールの動く軌跡にに変化を生じます。それから、野球ボールの存在を知る事が出来ると思います。
この様に考えてしまいます。
どうなのでしょう？
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回答No.1

digitalian

ご指摘の通り、電子は光速で動いていません。電子は電線の中にぎっしり詰まっていて、水道管の中の水のように、押されて移動しているだけです。秒速数cmの世界です。
　電子は絶えず陽子の周りを運動しているので、見えないという表現を使ったのだと思われます。電子の位置は確率論的にはわかるのですが、実際どこにあるかは予測不可能です。

お礼

確率的にわかるという事がよく分かりません。
例えば、
A)の所にある確率が50％
B)　々　　　々　　30％
C)　々　　　々　　20％

というような、理解でいいのでしょうか？