波動と粒子

質問

私は無線工学が専門なのですが、最近量子力学の勉強を始めたのですがここで疑問が有ります。
光の項目で光が波動と粒子の二面性を持っているという事です。
波動と言うのは光の伝播について、粒子は光が物質と作用した時のもので二面性は状況による解釈の違いと考えています。
そこで疑問なのですが、
１，粒子（光子）は陽子、電子のような物質と考えるのかそれとも一定の空間内に存在する全エネルギーと考えるのか、どちらでしょうか？
２，光も電波も電磁波ですが電波には粒子と言う考え方は存在しません。
この原因は何でしょうか？
以上二点について皆さんのお考えを頂ければ嬉しいです。
宜しくお願い致します。

回答No.1

kajuram · ベストアンサー

まず、２についてですが、その考え方は誤解です。
電波、粒子性を持っています。
この世の中のすべてが、粒子性と波動性の両方を持っているのです。
ただ、波動性においては、その波長が非常に短かったり、長かったりすることに
よって、観測が難しいと言うことや、粒子性においてはそのエネルギーが小さい
ために観測にかかりにくいとために、その一面性だけで議論できることがあるの
です。

１については、難しい問題ですね。
なぜかというと、光子は質量が０の粒子です。
これを実在の物質と考えるかというと・・・・
しかし、先ほども書きましたが、この世の中すべてが粒子性と波動性の両方を
持っているので、電子も波動性を持っています。
そう考えると、粒子は実在の物質と考える必要があります。
しかし、アインシュタインのエネルギーと質量が透過であるという考えからすると、
エネルギーの固まりと考えても問題ないでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。
電波に粒子性もある事は意外でした、強烈なインパクトです。
言われて見れば強力な電波を蛍光灯に照射すると発光しますが、これも光電効果に同様と考えれば理解できそうです。
（量子力学は独学ですので、無線工学と結びつけるのに難解な面が有ります。）

回答No.2

brogie

光（電磁波）は波動性と粒子性を持っているというよりも、

「光という実体」があり、その光がスリットや格子などを通るような実験をすると「波動」という側面を示し、

また、光を金属に当てるとそこから電子が飛び出してくる現象（光電効果）が起こり、これは光が「粒子」という側面を見せているだけです。

われわれ人間は光の一側面しか見ていないということです。光という実体はもっと複雑なものということではないでしょうか。

大学教養の物理のテキストにもつぎのような記述があります。
プランクの定数をｈ、振動数をν、光の速さをｃとすると

　エネルギー　E　＝　ｈν
　運動量　ｐ　＝　ｈν/ｃ

この運動量ｐは光の粒子性の側面でしょうか？
電磁波が粒子性を現すのは、振動数νが大きな場合です。
電子が光に跳ね飛ばされるのは、X線やγ線など波長が短い電磁波ほど顕著です。
電波は波長が長く、振動数は小さいので粒子性が現れません。

彗星の尾が太陽に近づくと長くなりますが、これも太陽光によるもので、電波などでは起こらないでしょう？

この短文も光の一側面ということでお読みくだされば幸いです。

お礼

ありがとうございます。
考えかた・・・重要なテーマですね。
私も多方面からのアプローチを試してみたいと思います。