電子の波とは?

このQ&Aのポイント
  • 電子の波とは、電子が位置的な確率の波として伝播する現象のことです。
  • 光の波と同じように、電子も場のエネルギーが伝播していますが、具体的な説明は見つかりませんでした。
  • 電子の量子性に関しては、光子と同じように説明されていますが、その場の伝播についての疑問も残されています。
回答を見る
  • ベストアンサー

電子の波?

電子の波? これまで読んだ文献、本、その他から 光の波は電場と磁場のエネルギーが伝播する と説明され、それを量子と見た場合は光子の場 が位置的な確率の波として伝播するということに なるのだと思いました。 しかし疑問は増えるばかりです。 では電子を波と見た場合、「何の場のエネルギー」 が伝播していると説明されているのでしょうか? 文献探しましたが見つかりません。 電子を量子と見た場合は光子と同じ説明になっ ているので疑問はありません。 ただ量子と見た場合、次の位置が隣接していな い(確率できまる)のにどうして場の伝播が可能 なのかは疑問でした。 人工的には位相変調がありますが..ボームの 量子ポテンシャルの波の上を粒子が転がるとい うのが説得力がありましたが、あれではパチンコ 台のようでもあるし.. また、その時点の量子そのものが時間経過とと もに位置を変えているのか? それとも瞬時に別の位置にコピーを作っては過去 の位置の場が消えている、つまり転移しているのか ? (水面波の伝播はエネルギーの外隣接へのコピ ーとその内隣接の波高消去の時間的広がり、つま りエネルギー転移と考えることができますよね)  後者ならコピーは何個でも作って広がれるので2重 スリットを同時に通っても不思議は無いですね。  ただ、なぜ波束が収束するのか?はやはり不可 解ですね。 コペンハーゲン解釈では追求しないのでしたね。 相補性。それが多数派? 本当にそれでいいの?   

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
回答No.1

質問は1つに絞りましょう。 最初の質問にだけ答えるなら、「電子を波と見た場合」と いう場合の電子の波動性は、ご自身がその直前に触れている 「光子という粒子の確率波動」と同じ存在確率の波動)であって、 「電子を場とする波」がある訳ではありません。 (ま、そもそも電子を含む全ての素粒子が超弦理論において 量子波動に還元されるのだから、その階層現象的表面に現れる 仮象に過ぎない“物質的粒子性”について悩む必要もありません)

unikurage
質問者

お礼

ご回答ありがとうございました。 それにしても、光は電場と磁場の波という 見方(これは明らかに波の放射現象?)が できるのに、一方でその波は光子の位置 的存在確率の波でもあるというのは妙な話 ですね。 そもそも不連続な位置的「存在確率」の変 化って「波」と呼べるのでしょうか? 単なる分布としか思えないです(最終的に 波のように干渉する分布を示したとしても) しかも光以外の粒子(電子など)では電磁 波のような場の概念が存在しないというの も不公平な気がします。 超弦理論ですか~?   興味深いですが、10次元とか11次元 というのはイメージしにくいですね~

関連するQ&A

  • 光電効果について

    光電効果について 光電効果は昔習ったことがあります。 ただし深く考えず鵜呑みにしました。 最近になって文献を読みなおし、疑問が沸き ました。 まず、光電効果では金属に光を照射したとき飛 び出す電子の運動エネルギーは照射する光の 「波長」に依存する。 「波長」と言っているのでひとまず光を「波」と 見ている。 一方 光をE=hvのエネルギーをもつ粒子と見 なせばこの現象が説明できる。 その後、光の波は位置的確率分布の波であ ると判った。(電子も同様) つまり光子の位置的確率分布の波が電子の 運動エネルギーに関与している。 また光子は質量が0なので、E=1/2mc^2=0 で速度Cの運動量はあるが運動エネルギーは 無い。 つまり関与できない。 では、直接電子の運動エネルギーに変換でき る光のポテンシャルエネルギーは何か?と考え ると光子の位置の確率的変化可能性(一種の 位置エネルギー)ということでしょうか? つまり光子が位置の確率的変化エネルギーを失 って電子の運動エネルギーになる? 以前の質問で、磁場中の磁性体は質量と重力 に関係なく位置エネルギーをもつことが判った ので同様かな?と思いました。

  • 量子力学についていくつか教えてください。

    量子力学について最近興味が沸き、勝手に勉強しているものです。 いくつか教えてください。 1 量子は波動性と粒子性の両方を併せ持ちます。粒子であることの定義は「位置と運動量を持つ」ということで正しいでしょうか? 2 質量があってもなくても量子は光速で進みますか? 3 光子は質量がないのに運動量を定義できるのはなぜですか? 4 コペンハーゲン解釈によると、光の波動性は「光子の存在確率の波」である で正しいでしょうか 5 「存在確率の波が光速で空間を伝播する」時、その媒体は何なのでしょうか?古典物理では電磁波の媒体は電磁場だとおもうのですが。

  • 電磁波と量子力学的な確率の波

    初めて質問させて頂きます。 只今量子力学を勉強中の学生です。 大抵の教科書で、初めの章に光の波動性と粒子性、電子の粒子性と波動性について述べられ、 粒子と波の性質を併せ持つ点でこれらは似ている、といった話がされています。 電子にとっての波動性というのが、波の振幅の自乗がその存在確率を表す、というところはなんとなく理解したのですが、 ではそもそも本の冒頭で語られている光の波動性とは何なのか? と疑問に感じました。 光は水面に起こる波に例えられるように、電磁場が空間の各点で振動することによって伝播する波である、と自分は理解しています。 長くなりましたが、お聞きしたい質問は、 この電磁場の波と、量子力学的な確率の波はどこで接点を持つのでしょうか? ということです。 勉強の途中ですので、もし上に示した私の理解に間違いがあればご指摘下さい。 知識不足で申し訳ありませんが、何卒よろしくお願い致します。

  • 電磁場の量子化

    電磁場を量子化すると、光子数演算子が出てきます。たとえば調和振動子の場合なら、生成演算子は波動関数がひとつエネルギーが上の軌道に移った、と考えられるのですが、量子化された電磁場の場合はエネルギーがhwの光子がひとつ増えたた考えます。ここで疑問なのですが、その増えた光子はそこからくるのでしょうか。また光子が増えた分どこかの光子がなくなるのですか?

  • 初歩的です(光の波について)

    物質波の「波」というのはその粒子の存在する「確率の波」というふうに勉強しましたが、光も波と量子の両方の性質をもっています。そこで質問なんですがその光の波というのは何なのでしょうか?光のどのような波なんですか?よく教科書には光子が波うってる図がありますがあんなイメージでいいんでしょうか?いろいろ考えてると波そのものがわからなくなってきて気持ち悪くなってきました。誰か助けてください。光の波とはどのようなイメージが最適なんでしょうか?

  • 量子もつれについて

    光子が増えるのはどういうわけでしょうか? 光子を1つビームスプリッターにぶつけると、波が二手に分かれて光子がどちらの波に存在するか分からなくなるらしいのですが、観測すると収縮が起きて光子はどちら側にあるにせよ確認できますよね。 でもこのとき確認できる光子は1こだと思うのです。 量子もつれの実験では光子を1つビームスプリッターにぶつけるとどういう訳か2つに増えていました。エネルギーが50%の光子が2こになり、それらが量子もつれ状態になっているそうです。 しかし私の理解ではビームスプリッターで別れた光子は50%の確率でどちらか側に1つあるだけで数は増えませんでした。1つしかないものはもつれようがないと思いました。 これは私の理解が間違っていて矛盾を抱えることになっているのだと思います。わかる方いらっしゃれば訂正していただけないでしょうか。よろしくお願いします。

  • ボーア理論における電子のエネルギー遷移について

    量子力学についてまだまだかじった程度なのですが、入り始めのボーア理論のところでつまずいています。 ボーア理論において、基底状態(n=1)の電子を一つ上のエネルギー状態(n=2)に遷移させるには、その分のエネルギーを外部から与えれば良いとの話です。 たとえば、水素原子の基底状態の電子に10.2eVの光子をぶつけるとちょうど遷移分のエネルギーなどですが、11eVの光子をぶつけたとすると余分なエネルギー分0.8eVはどこへ行くのでしょうか。 また、ボーア理論からは離れてしまいますが、量子力学において原子の周りの電子は雲のような?状態であるため、光子は電子にピンポイントにぶつからずとも原子の一部にぶつかれば電子にエネルギーを与えることができる、という解釈で合っているでしょうか。

  • 光子の大きさと波長の関係

    光には結構永い波長が有ります。光子の大きさは、かなり小さいと思いますが、 何粒かの光子で一つの波を構成しているのでしょうか。 電波なぞ光子の大きさに比べたら、ものすごく長い波長ですね。少しずつエネルギーの違う光子が多数並んで伝播するんでしょうか。

  • 光電効果についての疑問

    ある振動数以下の光ではまったく光電子が発生しないことは、光が波で あるとすると説明できず、光があるまとまったエネルギーをもつ光子で あるとして考えないと説明できないとよく書いてありますが、別に波でも じわじわ待てばいい気がします。この考え方はどうして却下なのでしょう? (よく、星がすぐに見えることで説明されますが、光電効果の実験のみで 説明することはできるのでしょうか?) また、光子で考えても、弱い振動数の光子を複数もらえば、電子は十分 飛び出せる気がします。このあたりの説明はどうなっているんでしょうか? さらに、光電効果が起きない場合、金属に向かって行った光子はどうなるのですか? 全部反射するのでしょうか? また、光電効果が起きる場合、残ったエネルギーは どこへいくのでしょうか? まさか、波長が長くなって反射して戻ってくるのですか?

  • 金属中の自由電子を波と考えた時とその電気抵抗

    電子の波動性で考えると電子は平面波exp(ik・r)として伝播しますが、これは電子の波がsin波の形で金属中を移動していくという事ですか?よくエネルギーEは波数kの2乗に比例していくと言いますが、波数の大きな電子の波というのが上手くイメージできません。波数の大きい(小さい)電子とは一体どういう電子でしょうか。拙いなりにでも私の考えは波数k=2π/λからkが大きい→波長λが小さい波。波長λが小さい→振動数が大きい、もしくは波の位相速度(群速度?)が小さい波の事なのかと思っているのですが。 また電気抵抗の事ですが、古典論では電子が電場で加速されては原子核に散乱されてそのエネルギーロスが電流の電気抵抗と学びました。一方、電子を波動として見ると電子は一体どこで波のエネルギーを失って抵抗として現れるのですか?アバウトなイメージですが海面を浮かぶブイのようにブイは海の波の進行の妨げになるとは思えないです(原子核は電子より非常に重いので電子波によって思うがままに揺らされてる訳ではないでしょうが)。それとも電子の波は原子核や原子間距離より遥かに小さいスケールであり、その波がイオン核の前まで来た際には衝突しない部分の波はそのまま進行し、イオン核に衝突した部分の電子波がその波の分だけエネルギーを失い全体の波のエネルギーロスになり電気抵抗となるのでしょうか。 どなたかご教授お願いします。後半の電気抵抗を理解するためにも特に前半部分を詳しくしてもらえるとありがたいです。