光の回折はなぜ起こる？

質問

光の回折と干渉について調べるうちにふと疑問に感じたことなのですが、そもそも回折という現象はなぜ起きるのでしょうか？
わたしが調べた限りでは、回折が起こる理由についての記述は発見できませんでした。ご存知の方がいらっしゃいましたら、ご教授いただけますと幸いです。

回答No.2

sanori · ベストアンサー

光などの波は直進するものである、という一見常識的な考え方が、実は正しくないのです。

厳密な解釈をするには、量子電磁力学を学ばないといけませんが、
ちょっとだけさわりを言いますと、

Ａ地点とＢ地点があり、両地点間には何の妨げもない状況を考えますと、
Ａから出発した光はＢに向かって真っ直ぐまっすぐ進む、というのが古来からの常識でした。
それが正しくないのです。

とにかく、光が進むスタート地点がＡ、ゴール地点がＢでありさえすれば、光というものは元来、どのような経路を通ってもよいのです。（←これが最重要）
野球のピッチャーの球種に例えれば、カーブでもシンカーでもフォークでもよく、
また、Ａの背面へいったん、ぐるりと遠回りしてからＢへ向かってもよく、
とにかく、どんな経路でも通るのです。

つまり、
「直進するはずなのに、なぜ回折が起こるか」
という考え方は逆でなのであって
「なぜ直進する（ように見える）のか」
という考え方が正しいのです。

そして、考えられるすべての経路について光の位相のベクトルを合算（積分）した結果、
Ａ地点とＢ地点の間を「直進」するのと、ほぼ同じという結果になります。

Ａ地点とＢ地点とを結ぶ直線上に障害物があっても、上記のとおり、光は直進経路以外の道を進みます。

１ヶ月ほど前の、別質問への私の回答
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa3013771.html

お礼

ご回答ありがとうございます。

「光は直進する」として考えるからこそ、回折という現象が不思議に感じられるのですね。
ホイヘンスの原理を用いての回答もいただきましたが、光が波源からただ直進するのではなく、どんな方向へも進行する、と考えれば何も不思議はないように思えます。
高校の授業では、まず「光は直進する」と学びました。たしかにそう考えたほうが理解しやすいことは多いかもしれませんが、わたしのように思い込みの原因になることも少なくないだろうなあとおもうと、すこし複雑です。

参考になりました。ありがとうございました。

回答No.1

alpha123

丸ぺけ式で強化された学生は「言葉」知っているが、説明できない「ホイヘンスの原理」です。

http://www004.upp.so-net.ne.jp/s_honma/refraction/refraction.htm

お礼

ご回答ありがとうございます。

ひとつの波面上のすべての点が新たな波源であることから、もともとの波源（光源）から発せられた波がスリットに達したとき、その波面上から新たに球面状の小波が生まれるために、次の波面が光源から光が進行すると考えたときには物理的には不可能に思われる場所にまであらわれる、という解釈でよいでしょうか。これならば感覚的に理解できます。

ホイヘンスの原理自体はわたしも物理の授業でならいましたが、たしかにあまり深く考えたことはなく、言葉の上だけの理解だったかもしれません。
自分で抱いた疑問が解決してはじめて勉強は楽しくなるとわたしは思っているので、試験に追われてのんびり考える時間がない学生さんは、とても気の毒に感じます。

ありがとうございました。