光って普段どこにあるんですか？

質問

天井照明や懐中電灯、液晶画面なんかの光の粒子って
普段どこにあるんでしょうか？
なぜ天井照明や懐中電灯、液晶画面は光り続けられるんでしょうか？

回答No.7

雪中庵（@psytex） · ベストアンサー

光＝光子＝量子です。
量子のうち、人間の目が感じる事のできる波長の
ものを、光と呼ぶのです。
量子は、エネルギーの最小単位（エネルギーの
値は不連続）であり、全てのエネルギーの変化は、
量子の交換によります。
たとえば、飛んでいる荷電粒子を磁場によって
曲げると、運動量がつんのめって、元の進行方向
に運動エネルギー（シンクロトロン放射）が飛び
出します。
また、原子核の周辺を回っている電子が、高い軌道
（＝高いエネルギー）から低い軌道に移る時に放出
するエネルギーも、光子として飛び出します。
家電製品の光は、コンセントから供給される電気の
エネルギーが、形を変えたものです。

お礼

＞原子核の周辺を回っている電子が、高い軌道
＞（＝高いエネルギー）から低い軌道に移る時に放出
＞するエネルギーも、光子として飛び出します。
そういうものなんですね。

特定のエネルギーを与えた時に
より好都合な結果を出してくれるものを選りすぐって利用してるだけ。
根本的に量子の世界で何が起こってるかは謎。
毎回確実に都合の良い結果を出してくれるから信用している。
そんな感じなんでしょうか。

ともあれ光はそうした仕組みで飛び出して来るんですね。
ご回答ありがとうございます。

回答No.6

teppou

No.5 tetsumyi さんの回答で正解と思いますが、少し違う視点から。
　光はエネルギーの一種です。
　エネルギーにはいろいろな種類があります。
　位置エネルギー
　運動エネルギー
　熱エネルギー
　など。
　鉄を熱すると光が出てくるのは、熱エネルギーが光エネルギーに変換されたのです。
　鉄原子の温度が上がると、光エネルギーを放出するようになります。
　原子からどのように光が出てくるかは分かっていますが、なぜそうなるかは完全には分かっていません。
　光は、電磁波の一種です。つまり、電波などを同じものなのです。
　じつは、どの様な物質でも、その温度に対応する電磁波を出しています。温度が高くなると光と言う目に見えるものになると言うことです。
　白熱電球は、フィラメントの温度を上げて光を出していますが、蛍光灯は光の出る仕組みが違います。
　蛍光灯の中には、水銀の原子が漂っていて、その水源原子に電極から飛んできた電子がぶつかることによって水銀原子のエネルギー状態が高くなり、光エネルギーを出して、エネルギー状態が低くなります。水銀原子はこれを繰り返しています。
　この時に出てくる光は、紫外線なので目に見えませんし、そのまま出てくると健康に害がありますので、その紫外線を蛍光物質にぶつけて、その蛍光物質から目に見える光を出すように作られています。
　蛍光物質に紫外線が当たると、蛍光物質の原子のエネルギー状態が変化して光が出ます。
　光が原子のエネルギー状態が高くなって、低くなるときに出てくるのですが、原子のエネルギー状態を高くする方法がいろいろあって、照明の種類にもなっています。
　また、現在では光は粒子的性質と、波動的性質を併せ持っていると言うのが定説です。
　この併せ持つということが、日常の経験と合わないので、いろいろ言われていますが、原子レベルの状況を日常経験で推し量るのとに無理があるのであって、このことに何の矛盾もありません。

お礼

水銀原子がそういうプロセスを経て光が出ているんですね。
だから蛍光灯は回収するんですね。割れたら埋め立てに。

＞光は粒子的性質と、波動的性質を併せ持っていると言うのが定説です。
量子の世界のお話は何か謎だらけですね。
人の人格も性別も国もこの世界は割り切れない曖昧だらけですね。
エネルギーを浴びせるとある特徴だけが顕著になり、
やめると特徴は影を潜めてしまいますし。

ご回答ありがとうございます。世界は不思議です。

回答No.5

tetsumyi

光の粒子は原子の中にあると考えて良いでしょう。
光は原子中の電子が高いエネルギー状態から落ち込む時に出てきます。
つまり、蓄えられた電磁的なエネルギーが光の形で空間に放出されるのが光です。
照明では、電気が供給されることで内部の電子は高いエネルギー状態に持ち上げられ続けて光が出続けるのです。
原子中の電子は原子核の周りを回ってるような説明がありますが、これは間違いで回転しているのではなく電磁的に高エネルギー状態であり粒子的な存在と考えることもできます。
そういう訳で、光粒子は原子中の電磁エネルギーの状態で存在すると言うことができます。
加えて光は振動ではなく、電磁パルス的な存在です。

お礼

熱された鉄が赤々と光るのも、照明が光るのも、
＞光は原子中の電子が高いエネルギー状態から落ち込む時に出てきます。
そういう仕組みなんですね。

光の粒子なんて言葉を科学番組で聞いたりしますが、
粒子かどうか曖昧な存在なんですね。

原子の中にある・・光は飛び出して来るけれど
物が減って軽くなる様な事はない。
不思議ですが周囲から供給されて平気なんでしょうか。
ご回答ありがとうございます。
原子の中にあると思っておきます。

回答No.4

bardfish

断言はできませんが、「光＝粒子」と思い込んでいると本質を見失ってしまいます。

現在の額では、事象を観測して理論化しているだけです。
つまり「こじつけ」レベル。

光には解析現象というものがあり、回折現象の説明に水面の波がよく使われます。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E6%8A%98

カメラのレンズには屈折ではなく回折を利用した製品があります。
キヤノンのDoレンズというのがそれですね。
回折レンズの特徴は、色収差が発生しないという点です。
【クリアな描写力と小型化を実現 DO※レンズ／積層型回折光学素子】
http://cweb.canon.jp/ef/technology/eflens-technology.html

サイエンス系のテレビ番組などでは、光の性質を説明するために「点」で表現することが多々ありますが、あれはわかりやすくするための演出と考えてください。
現実がそうだということではありません。

照明については照明装置の発明に関わる歴史を勉強すればなんとなく判ってくるはずで、理解するための取っ掛かりも見えてくるはずです。
最初の照明は「火」だったはずです。人類が初めて火を使った瞬間から照明としての役割も持っていたと思われます。
これは、暗闇の中でも自然発生した歩能が闇を照らすことから学習したものでしょう。
光が粒子かどうかなんて関係なく！
電気が実用化されると、初期の照明は電気を短絡させて発生する火花が照明の代わりでした。
これも、電気を扱っているうちに経験則から得られた知識ですね。
そこからエジソンの電球の発明になるわけです。
エジソンの発明品の多くは、泥沼式と言うかある事象に対して最適な素材を何通りも試して現実的なものを探り当てる方法だったと思います。

お礼

私には難しくて回析が解りませんが、
電気をバチバチさせて光を作っていたんですね。

そういえば焼いて熱した鉄も沢山光を放っています。
光ってどこから生まれているんでしょう。太陽や溶岩もかな。
あんなに明るくなるほど何かが沢山出ているのに
それで特に軽くなる事もないですし。不思議です。
ご回答ありがとうございます。

回答No.3

qwe2010

光を電気とか、火をおこして、作ることはできるけど、光が、どんなものか解明できていません。

天井照明、懐中電灯、液晶画面は、電気を使って作られています。
それらが光り続けられるのは、電気を供給し続けているからです。

しかし、光が粒子であるのか、波であるのかも分かっていないのです。
それが分かっていないから、どこにあるのか、違う形で存在するのか、存在しないのか、分かりません。

他に分かっていないのが、重力です。
これらも、大きな施設を作って、調べています。

お礼

電気を供給して光が出て来てるのが
天井照明、懐中電灯、液晶画面の共通点なんですね。
なんとも不思議です。

春になって雷が鳴ってますが、あの稲光や電気も
いったいどこからどう集まってああなっているのやら。

身近な当たり前に謎が満ちているんですね。
魔法の様な不思議な世界です。

回答No.2

neutrino_86

光は電磁波のある周波数帯域、可視の部分を言ってますので、普段どこかにあるというものではありませんよ。極端な話、WiFiの周波数をどんどん上げていくと、光って見えるようになります。

お礼

周波数をどんどん上げて見えるようになった光の粒子ってどこに・・。
周波数が低いと光の粒子は存在しなくなるのでしょうか。
光の粒子とはただの言葉のあやなんでしょうか。　謎です。

回答No.1

ShirokumaX

それって、メチャクチャ難しい問題です。
　というのも、一般的には「光の粒子」というものは想定してないからです。光というのは「波」という「現象」であり、粒子であれ塊であれ形を持った「もの」としては考えないんです。
　海を見ながら「この打ち寄せる波は、海の向こうにたくさんしまってあって、それをこっちに向けてどんどん送っているんだな。よく、波のストックがなくならないものだ」とは普通考えませんよね。
　光も同じなんです。光という「波」を起こすことができる装置（天井照明、懐中電灯、液晶画面等）にエネルギーを供給して、その装置の寿命が来るまで波という現象を起こしているだけです。
　ところが、光のややこしいところというのは、物質と考えた方が理解しやすい現象もまた観測されるところなんです。代表的には、ごくわずかだけども質量が観測される。
　海の波に「この波は何ccあるか？」を追求しても仕方ないことですよね。水の盛り上がりをざっくり切り取ってその量を量れるとして、それは波の量ではなく、波という現象を起こしているエネルギーが、動かすことに成功した海水の量であって波の量ではありません。その証拠に、ざっくり切り取ったその海水をタンクに入れて観測しても、どこにも「波」はありません。
　ところが、光にはごく小さいけど質量がある。重力や空気などなんの抵抗もない空間にいつまでも光る懐中電灯を浮かせておいたら、光の質量によってロケットと同じ原理で持ち手側に動いていきます。すごくゆっくりとですけど。
　なので「光＝波説」と「光＝粒子説」の対立があったんですが、いまはこういうことになってます。「光というのは、観測の方法によっては波であり、別の観測方法では粒子であるなにものかである」。
　2次元平面の世界に住人がいると考えて下さい（アニメの熱狂的なファンのことをそう呼ぶことがあるそうですが、そういう象徴的な意味でなく実際に平面の住人を想定して下さい）。
　彼らに1巻きのガムテープを見せたとします。その角度によっては、彼らにはドーナツ型に見え、別の角度では長方形に見えます。彼らは「円筒形」という形を想像することができません。立体の概念がないから。
　彼らはおそらくこう結論するしかないはずです。「ガムテープとは、観測のしかたによっては長方形であり、別の観測方法ではドーナツ型であるなにものかである」。我々の世界では認識できないけど、もっと高次のレベルで認識することができるなにものかは、おそらくそれを正確に認識できるであろう、という一種の諦めから来る丸投げです。
　そして、光というのは人間にとってそういうものであろうと思われているんです。
　宇宙について学んでいると「光の速さを超えることが可能か」とか「光すら出てくることができないブラックホールの中はどうなっているか」とか、未解決の謎の多くが「光」というキーワードを持って語られます。言ってみれば、これはすべて我々人類にとって「光とは何か」がまだちゃんとわかってないことに起因します。
　他にも、たとえば質量をエネルギーに換算するときには、光速が係数として出てきますよね。質量とは「もの」でありエネルギーとは「現象」です。そのふたつが相互に変換されるという現象は「光」というわけのわからないものの何らかの働きによって行われている、というようなことがここでも出てきます。
　一般的には電気エネルギーを波に変換する装置である天井照明等々から光の粒子を観測することに成功したら、科学界に激震が走ると思いますよ。

お礼

ガムテープの話、しっくり来ました。
そしてまだ頭の良い方々でも解らない事だらけの世界なんですね。

＞光の質量によってロケットと同じ原理で持ち手側に動いていきます。
なんとも・・謎です。
こんなに目にはっきり見えるほどの何かが飛んで来てるのに、
真っ暗な中で付けると物凄く沢山のものが目に飛び込んで来るのに、
それがどこからどうやって飛んで来てるのか分からない。
観測できる日が来たら解かるんでしょうか。不思議です。

丁寧に説明して下さってありがとうございます。