光や電磁波は何を媒体にして伝えているの？

質問

光や電磁波の正体が「波」であるというのはよく聞くのですが、実感がわきません。
音の場合は空気を媒体にして疎と密の振動で音を伝えていると思うのですが、光や電磁波は一体何を振動させているのでしょうか？

回答No.15

foomufoomu · ベストアンサー

なんだか、光の粒子性質とか持ち出して、どんどん話を複雑にして、話をはぐらかしている気がしますが、電磁波（光）が媒体を必要としないことを説明するだけなら、そんな複雑なことは必要ありません。

そもそも、波とはなんでしょう？
たとえば、水の波は、
・まず、水の一部が何かの力で持ち上げられると、これによって水は位置エネルギーを得ます。
・次の瞬間、水は下へ流れ落ち、これによって周囲の水が押されて横へ流れ、運動エネルギー(速度のエネルギー)に変換されます。
・運動エネルギーは周囲の水を押し上げ、再び位置エネルギーに変換されます。
このように、水の波は位置エネルギーと運動エネルギーの相互変換を繰り返して、周囲へと広がります。

電磁波(光)の場合も、電界は磁界を生み、磁界は電界を生む、という電気と磁気の性質によって、エネルギーの相互変換を繰り返して伝わります。
波の伝搬で重要なのは、媒体があるかどうかでなく「相互変換可能な2種類のエネルギーがあるか？」なのです。

それから、私の回答へのお返事についてお答えすると
＞電気における＋と－を「原子から電子が抜け落ちた状態」と「電子そのもの」と認識していますが
それは、電気の本来の形であって、電気の性質ではありません。
絵の具で絵を描く時「赤の絵の具の分子構造は・・・」などと考えることはなく、「赤の絵の具は燃えるような色」という絵の具の性質だけを考えるはずです。性質を生む元は絵の具の分子構造ですが、それを利用する時まで本来の形について考える必要はありません。

お礼

波って「媒体の振動」ではなく「性質の変化」と捉えるのですね。
「電気の性質」→「磁気の性質」→「電気の性質」→「磁気の性質」という感じで性質が変化しながら伝播していくのですね。

回答ありがとうございました。

回答No.7

NemurinekoNya

☆光や電磁波は一体何を振動させているのでしょうか？
◇《エーテル》でございます。アインシュタインの《特殊相対性理論》や《光量子仮説》が提出されるまで、そのように信じられておりました。

このあたりのことは、
特殊相対性理論
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%89%B9%E6%AE%8A%E7%9B%B8%E5%AF%BE%E6%80%A7%E7%90%86%E8%AB%96
などをご覧になってください。

☆光や電磁波の正体が「波」であるというのはよく聞くのですが・・・
◇では、ありませんよ。
光や電磁波は、《波のような性質・波動性》を有しているのであって、《波》ではありません。と同時に、光や電磁波は、《粒子のような性質》も併せ持っています。

《光子・フォトン》という言葉を聞いたことがありますでしょう？
光や電磁波の正体（？）は、《光子》という粒子のような存在でもあますから、媒質であるエーテルを必要としません。

このあたりのことは、
光子
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E5%AD%90
などをご覧になってください。

《粒子と波動の二重性》に関しては、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B2%92%E5%AD%90%E3%81%A8%E6%B3%A2%E5%8B%95%E3%81%AE%E4%BA%8C%E9%87%8D%E6%80%A7

お礼

＞☆光や電磁波の正体が「波」であるというのはよく聞くのですが・・・
＞◇では、ありませんよ。

え？波では無かったのですか。
波そのものではなくその性質だけが備わっているということなのか。
なんか難しいですね。

回答ありがとうございました。

回答No.6

noel_lapin

回答４と３の通りです。

現在の物理では媒体は無いと考えています。
媒体があるとすると大発見になります。

／／／／／

回答２は違います。

ヒッグス粒子は粒子であって媒体ではありません。
現在の物理ではヒッグス場というものが真空に満ちていると考えます。
真空＝何も無い、ではありません。

光は光子という粒子であり、ヒッグス粒子ではありません。
光はヒッグス場を媒体としません。

／／／／／

回答１については、将来は、正しいということになるかも知れません。

ダークマターの正体が現在の物理では不明です。
ダークマターによって、現在の物理が修正を受ける可能性があります。

修正の結果は、仮にあったとしても、微小なものになる、と断言できます。
しかし、観測値の修正が微小だとしても、物理の概念・考え方の修正は巨大かもしれません。

実際、相対性理論や量子力学による１９世紀の物理の修正は、数値としては微小ですが、物理の世界観は巨大な修正を受けました。

お礼

＞現在の物理では媒体は無いと考えています。

うーん、媒体は無いのに波はあるのですか。
波がある以上“何か”が振動していると思うのですが、「媒体が無い」と考えるとわけが分からなくなってしまいます。
「媒体が無いのに波がある」とは一体どういうことなのだろう？

回答ありがとうございました。

回答No.5

SPROCKETER

光は素粒子と考えると重さの無いレプトン（軽粒子）に属します。波動と考えると電磁波の一種です。

　全ての素粒子が粒子と波動の二重性を持っている為に、質量が小さな素粒子ほど波としての性質が大きくなり、質量が大きい素粒子ほど波としての性質が小さくなります。

　真空中では波は伝わりませんが、粒子としての性質も持っているので、光や電磁波は真空中でも伝播するのです。光や電磁波は電場と磁場が相互に波の性質を持って伝播していると考えて良いでしょう。

　我々を構成している素粒子も波としての性質が無いわけではなく、陽子や中性子も波の性質があります。電子は波の性質が大きいので、接近している２つの小さな穴を同時に通り抜ける事が出来ます。

　音の場合は音波であり、波長が長いので、気体、液体、固体の媒体が無いと伝播出来ません。波長が短い電磁波や光は真空中でも粒子としての性質を持つので伝播出来るわけです。

　詳しくは以下のリンクを参照してください。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B3%A2

お礼

質量の違いで波としての性質の大きさが変わるのですね。
つまり、波としての性質と粒子としての性質を兼ね備えているということなのか。
非常にややこしいです。

回答ありがとうございました。

補足

＞質量が小さな素粒子ほど波としての性質が大きくなり、

つまり、粒子が振動しながら伝播しているという理解で良いのでしょうか？

＞電場と磁場が相互に波の性質を持って伝播していると考えて良いでしょう。

つまり、粒子が「横方向に振動」→「縦方向に振動」→「横方向に振動」→「縦方向に振動」という感じで振動しながら伝播していると考えて良いのでしょうか？

回答No.4

ORUKA1951

電磁波の媒体は空間--あるいは真空と言ってもよい--そのものです。
　電磁波は、電場の変化により磁場が現れ、磁場の変化により電場が変化する。という空間そのものの性質によって伝播していく物です。その変化の尺度である誘電率によって速度が変わります。
　⇒ときわ台学/電磁気学/誘電体中での電磁波( http://www.f-denshi.com/000TokiwaJPN/32denjk/apdxb1.html )

お礼

回答ありがとうございます。
電場→磁場→電場→磁場という感じに変化するのですね。
サイト見ましたが難しいですね。
ややこしい数式で書かれていて、図のところ以外は理解不能でした。

補足

「電場」「磁場」自体がよく理解出来ません。
サイトの図では波で表現されているのですが、そしたら電場も磁場も何かを媒体にしてるの？と思ってしまいます。

回答No.3

foomufoomu

光と電磁波は、何も媒体を必要としません。

交流電界(電圧が細かく＋－に変化する状態)を作ると、そのまわりに交流磁界(磁性が細かくＳＮに変化する状態)ができます。（フレミング左手の法則）
交流磁界ができると、そのまわりに交流電解ができます。（フレミング右手の法則）
それによって、また交流磁界ができる。。。ということを延々繰り返して電磁波（光）は伝わります。

お礼

うーん、難しいですね。
自分は電気における＋と－を「原子から電子が抜け落ちた状態」と「電子そのもの」と認識していますが、その考え方を電界・磁界に当てはめることが出来ません。
「電子が抜け落ちた状態」と「電子そのもの」が変化するってどういう意味？？？ってなってしまいます。
どうも自分は電界・磁界に関する知識が不足しているようですね。

回答ありがとうございました。

回答No.2

aokii

ヒッグス粒子とかでしょうか。今はよく解っていません。

お礼

現代の科学でもよく分からないって事は、相当難しい問題なのですね。
回答有難うございました。

回答No.1

maiko0318

光は電磁波の一種。電磁波とは・・・

波だとすると媒体が、ほんとに必要なのかな？必要のない波かも知れない。
あるとしたらダークマターかもしれない。

粒としての性質もあったよね。粒子は非常に小さいため認識できない。としたら

ニュートリノとよく似たものかもしれない。あれは物質を通り抜けていくよね。

お礼

媒体が必要かどうかすらよく分からないという事なのか。
ダークマター自体正体がよく分からないですね。
媒体が無いのに波があるって考えると正直？？？ってなってしまいますが、まだよく分かっていないのですね。

回答ありがとうございました。