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光(電磁波)のエネルギーはE=hc/λ=hν

光(電磁波)のエネルギーはE=hc/λ=hν という飛び飛びの値をとりますが、振動数が1hz/s の電磁波(波長はc)ならE=hですよね。 そんな光(電磁波)が検出可能か?は別として... この場合「振幅」がどんなに大きくてもE=hですか? 電磁波なので発信源から距離に逆二乗則の電界 強度が(振幅依存のエネルギー?)あると思うので すが...どう考えればよいのか?

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  • mtaka2
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電磁波を波として観測した場合、 その振幅は「粒子1個分に相当する振幅の整数倍」という トビトビの値をとることになります。 > その場合1粒子に波の性質があるといえるのでしょうか? 粒子一個だけ観測した場合は、粒子一個のエネルギーに相当する振幅の波になります。 そう考えると「粒子一個のエネルギー」は、完全に固定されたものになっており、 古典力学的には、決定論的に完全に粒子の振る舞いは記述できるはずなわけですが、 そういう状況でも、量子力学的には、粒子そのものが確率的な挙動を示すようになります。

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質問者からのお礼

かさねてご回答有難うございました。 つまり1粒子はE=hνの基本エネルギーと 粒子単位の振幅をもつ。(一個づつだと振 幅は粒子単位で一定となる。) 粒子単位振幅の整数倍の積み上げ(つま り粒子の個数の積み上げ)が電磁波の振 幅になる。(1粒子アナログ波のデジタル 的積み上げ) 但し、時間軸に対し位置は確率的に分布 して積みあがる。 同じ位置に数多く到達 した部分は振幅が大きい。 という理解でよろしいでしょうか? 計算上は単純に 電磁波の振幅=1粒子の振幅×粒子数 同様に電磁波のエネルギーE=hν×粒子数 但し粒子数は逆二乗則に従い減少する。 ですか?

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  • mtaka2
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光(電磁波)の、粒子性と波動性を考える場合、 「波動における振幅の大きさ」と「粒子における粒子数」が対応します。 つまり、振動数によって1粒子あたりのエネルギーが定まり、振幅が大きくなるほど粒子数が増えるということによって、 「波動として考えた場合の電磁波のエネルギー」と「粒子として考えた場合の電磁波のエネルギー」は一致します。 逆二乗則についても、届く粒子の数でも説明できます。 中心からある距離(半径)の球の表面積に対し、距離(半径)が二倍になると表面積は四倍になります。 そのため、発信源から出る粒子の総数が同じ場合、距離が二倍になると、単位面積あたりの粒子数は1/4になります。

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質問者からのお礼

ご回答ありがとうございました。 どうも納得いかないのでよろしければ以下お答え戴けま すか? >「波動における振幅の大きさ」と「粒子における粒子数」 >が対応します。 1粒子の場合、振幅成分は無く周期だけがエネルギーに 影響するということですよね? つまり複数集団(単位時間あたりの粒子数の偏移)になっ て初めて振幅成分のある波と見なせるわけですか? (でも一個づつでも干渉しますよね??=2重スリット) その場合1粒子に波の性質があるといえるのでしょうか? (1個の「エネルギー」が複数伝播時の決まった波長に依 存するだけ...では) また、振幅情報なしなら1粒子を一個づつ飛ばしたときは 時間軸上(横に取ったとして)に直線上の等間隔(振動数 相当)の点のプロットになってしまわないのですか? 実際には時間を空けてランダム時刻に一個づつ飛ばし ても位置の確率分布(これ振幅成分ですよね)を示すと 聞きます。    これって単位時間内に飛んでくる「粒子数」の偏移じゃな く「位置的分布の多い少い」ですよね?  ということは一個一個に確率的にせよ振幅情報が含まれ ているように思ったのですが...?  それとも1粒子のときの波の性質と集団の時の波は本来 別物ですか?  大混乱してます。 よろしくお願いします。

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