素元波は実際にあるのか??

質問

高３です。
素元波についての質問はよく見かけます。
素元波とはなにか？ホイヘンスの原理は何か?
素元波の後ろには波はできないのか?などさまざまな
質問があり今まで参考にしてきました。

ですが、そもそも素元波は実際にあるのでしょうか？
参考書などには「素元波というものがあるとする。」といった
形で説明されています。誰が素元波を見たのですか？
そもそも原理なので疑ってはいけないのでしょうか？
「素元波」についてのご返答お待ちしています。

回答No.3

boson

＞ もしよければ素元波についてのサイトや本を紹介してもらえないでしょうか？

「光の物理」小林浩一著 東京大学出版会刊
http://www.amazon.co.jp/dp/4130626051/

↑はいかがでしょうか。
電磁波にさらされた一個の点双極子が二次放射するところから初めて、
その点双極子を「直線上に並べる」→「面上に並べる」→「三次元に並べる」という計算を通して、
平面波を入射したとき、一個の点双極子による二次放射は球面波なのに
結晶を透過（および反射）する光は平面波であることを説明しています。

回答No.2

sawa001

原理というのは本質や実在とは必ずしも関係ないですよ。
たいがいは物事を簡単にうまく説明するための手段にすぎません。
「素元波というものがあるとする。」というのは、仮定あるいは前提だと思います。

それはさておき、素元波のようなものを人工的に作ってやると、ホイヘンスの原理と同じように合成波ができることは事実ですね。フェイズドアレイレーダーに応用されています。

回答No.1

yokkun831

難しい問題です。あるともいえるしないともいえる。
物理現象に対してある概念を仮定した数学モデルがうまくいくとき、その概念を体現するモノはあるともいえるし、場合によってはないともいえるのです。

波動を小さく分けていったときに無数の素源波に分割できるかと問うなら、実際の波動の多くは連続的なものであり、分割はほとんど無限にわたることになります。後方へ進むことがないという難点も加えて、その意味では素源波はあくまで仮想上のものであると考えてよいでしょう。

しかし、これらの難点をもちながらも素源波は波動に関わる数々の法則を大変うまく説明します。実際素源波に相当する多くの波源をつくって、それらがつくる波を重ね合わせることによって波動の全体をシミュレートすることもできるのです。この現実は素源波に対してないと言い切ってしまうことを許さない面をもっています。

しかし、それぞれの具体的な波動は、媒質の振動が伝わる現象ですから、たとえば力学的な波動は媒質の運動に力学の法則を適用することで素源波を用いなくとも十分説明できるものです。

あるかないか・・・という点ではミクロの領域（量子論）になるとさらに実際にあるといえるのか判断しかねる概念がいろいろと出てきます。数学的モデルが現象をうまく記述するという点でそれは見ることはできないけれど「ある」としかいいようがない場合もあります。このことを念頭に置いた上で、ひとまず素源波を仮想上のモデルであると考えることは許されると思います。

お礼

ありがとうございます。
仮想的なものだということですね。もしよければ素元波についてのサイトや本を紹介してもらえないでしょうか？