第18回:光は粒子か波か?【二重スリット編】
『光』について考えるにあたって、
そもそも、光は「粒子」なのか?「波」なのか?
アインシュタインの頃から議論がなされて、
量子論が産まれたりした訳ですが、
この「電磁波シリーズ?」で、私なりの答えを出そうと思います。(^○^;)
前回までは『電磁波』に関して考えてきた訳ですが、
『二重スリット実験』では、
電磁波だけでなく、電子線の電子1個ずつでも「波」の性質を現わす事が判りました。
更には、もっと大きな、炭素原子60個のボール(フラーレン)でも、
同様な結果が得られたそうです。
で、二重スリット実験は、
平行な2本のスリットを通過した電磁波や電子線が、
その先の検出面に縞模様を作り出すという実験です。
縞模様の最初の間隔=D×λ÷a
(D:スリットと検出器の距離、λ:波長、a:スリットの間隔)
↑なので、
例えば、縞模様の間隔を10mmにするなら、
波長=600nm(周波数=500THzの黄色い光)では、
検出器までの距離が1mなら、
スリット間隔=1000×600×10-6÷10=60×10-3=0.06mm
さて、
この二重スリット実験で、縞模様が出来るので、
これは、波の干渉によるものだから、
電磁波や電子線は『波』である
↑と思われたのですが、
何と、電子1個ずつ飛ばしても、
それを繰り返すと、縞模様になるそうです。
更に、全く奇妙な事に、
電子1個ずつ発射した場合、
スリット1本なら干渉模様が発生せず、
スリット2本なら干渉縞が発生します。
つまり、1個の電子が、どちらかのスリットを通る時に、
もう一方のスリットの有無の影響を受けて干渉するって事です。
いやいやいやいや!
こんなミステリーは、いくらなんでも受け入れられません!(^○^;)
電子ならまだしも、
炭素原子60個のフラーレンは、明らかに『物体』です!(^_^;)
で、一つ目の私の推理?(笑)としては、
スリット1本でも、本当は検出面に波ができている!
というのは、
この実験で先ず疑問なのは、
電子1個ずつ飛ばした時にできる『点』の大きさです。
電子1個のサイズが目に見える訳がありません!
つまり、
電子のエネルギーが検出面に対して広範囲に作用して、
検出面が反応しているという事です。
次に、電磁波や電子線の波長はnm(ナノ・メータ)のレベルなので、
目に見えるような長さではありません。
ですから、見えているのは「干渉縞」です。
なので、
スリット1本でも、目に見えない様な細かな縞模様ができているのではないか?
その縞模様は、周期的に繰り返していなくても、
両方を合わせると「干渉縞」を作ります。↓
【右のスリット】
【左のスリット】
【左右の合成】
では、何故、縞模様ができるのか?
例えば、電磁波や電子線は回折します。
つまり、波の性質としてスリットを通過すると円を描くように広がります。
これは、
光子や電子が、スリットを構成する物質と相互作用を行って、
進路が変化するとも考えられます。
この時、スリットの断面に近いほど、進路が大きく曲がりますが、
周波数に比例するエネルギーを持っている光子や電子は、
その最小単位に当たる、飛び飛びのエネルギーで進路が変われば、
周波数に比例して、飛び飛びの方向へ進路を変えるでしょう。
もしくは、
電磁波などの最小単位(光子など)の「周波数」は、
他の物質との相互作用を行う『方向』が、
その周波数(振動数)で実際に「回転」している場合。
すると、スリットからの距離によって、
検出面に到達した時の「位相」が変わるので、
相互作用の方向が異なる事で縞模様が生まれるハズです。
まぁ、フラーレンでも発生するかは、
その具体的な実験方法と結果を、
きちんと調べて検証しなければなりませんけど。(^_^;)
しかし、いずれも自分では実験できないので、
どちらの仮説も、理論通りの縞が発生するか確認できません・・・((((^○^;)
という事で?
次回は、私でも計算できる方法で、
光の正体?に迫ろうと思います。
【続く】