光（電磁波）のエネルギーはE=hc/λ＝hν

質問

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？

回答No.2

mtaka2 · ベストアンサー

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。

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？

回答No.1

mtaka2

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。

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。