光はどうして光っているんですか?原子、電子、素粒子などかなり突っ込んだ回答お願いします。

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回答(7件)

id:NAKAMURA No.1

NAKAMURA回答回数1ベストアンサー獲得回数02005/05/02 00:39:31

ポイント15pt

第2回アインシュタイン祭で、トップクラスの物理学者が直接お応えします。是非、ご参加下さい。お申込は上記URLにて。

上記WYPカフェで、専門家が直接お応えします。

id:shampoohat No.2

shampoohat回答回数347ベストアンサー獲得回数02005/05/02 00:49:34

ポイント15pt

原子核のまわりを回っている電子が、

1つ「外側の」軌道から、

1つ「内側の」軌道に、

「落ちる」さいに出てくる余分なエネルギーが、光=電磁波になります。


どの軌道からどの軌道に落ちるかで色が変化します。

id:shampoohat No.3

shampoohat回答回数347ベストアンサー獲得回数02005/05/02 00:59:18

ポイント15pt

すみません、黒体放射のことを忘れていました。m(_ _)m


詳しい説明つけておきます。

やや簡単な説明です。

id:kyokusen No.4

きょくせん回答回数824ベストアンサー獲得回数862005/05/02 01:01:42

ポイント15pt

光とは、重量をほとんど持たない光子という素粒子と波の性質を併せ持ったものです。(電子や陽子、この世に存在する物質はすべて波としての性質を持つものであるといえるのではありますが)


で、光とは熱エネルギーや原子内での電子の励起状態からのポンピング現象等で発生し、我々生命体はそのエネルギーを光として認識しているに過ぎません。


ですから、正確には光は光っている訳ではなく、我々が光子が伝達する光波というエネルギーを光として認識しているに過ぎないと私は考えています。


例えば、私達人間が見ることのできる光の波長は他の生物と比較して限られていたり、多かったりもします。これは光というエネルギーを私達の視神経がそれを受け止め、電気信号に変換、脳内で光(色)として認識します。逆に私達が通常見えない赤外線や紫外線を見ることが出来る生物も存在します。例えば昆虫の一部にはそれらを見ることが出来る種が存在し、我々の見ている世界とはまったく違うものを観ています。

また、我々は同じ素粒子の仲間であるタキオンやニュートリノを直接的に見ることは出来ません。これは、それらを受容する感覚器を私達が持っていないからで、それはそのものとして純然とこの世に存在します。


 以上より、光は光として存在するわけではなく、光を光として認識しているに過ぎないと結論付ける事が出来るのではないかと思います。

id:Mad-Tanuki No.5

Mad-Tanuki回答回数87ベストアンサー獲得回数62005/05/02 01:45:17

ポイント10pt

URLはダミーです。


人間の体は、原子や電子、また、ある種の素粒子が衝突してきた時、一定の刺激を感じます。

たとえば、物に触れてそれが「暖かい」とか「冷たい」とか感じるのは、その物を構成している分子が肌に触れ、その分子の運動量が体に伝達されて感覚神経が刺激されるためです。

また、電子(電気)に触れるとしびれるのは、電子が神経を刺激したり、筋肉を痙攣させたりするためです。

同じように、光子が目の網膜に触れると、視神経が刺激を受けます。

そしてその、視神経に受ける刺激こそが「光っている」という「感覚」なのです。

つまり光子は、それ自体が「光っている」わけではなく、視神経に触れて初めて「光っている」という意味を持つのです。

id:shun6066

ありがとうございます。もちろん感覚で捕らえたものだという一面もありますが、それ以前の物理的な一連の流れを知りたいと思っています

2005/05/02 01:52:47
id:ymlab No.6

ymlab回答回数507ベストアンサー獲得回数342005/05/02 01:56:54

ポイント20pt

光っているものを光というのだと思うので、光はどうして光っているのかというと、光とは光っているものをいうからです。


可視光は、電磁波の一種で振動数によって定義されます。波長300nmから800nmくらいです。振動数によって色が変わります。


よく使うLEDなどはスペクトルのピークが見られますが、[青色LEDを観測した時は感動しました^^;]大体複数のスペクトラムが合わさっています。


電子は素粒子の一つです。

素粒子は、フェルミ統計に従うフェルミオンと、ボーズ統計に従うボソンがあります。フェルミオンには、6種類とレプトンと、6種類のクォークがあります。

電子はレプトンで、-の電荷を持ちます。


で、ボソンには、ゲージ粒子である光子とウィークボソン、グルオン、重力子(まだ発見されてないicepでがんばってるらしい)

があります。この4つの力が今のところ相互作用しているといわれています。


 光子は、電子と電子の間にクーロン力が働いている間に光子γを交換します。

 相互作用の強さは、微細構造定数α=e^2/4πε0hバーc で示されます。こいつより大きいか小さいかで強い相互作用と弱い相互作用の名前がつけられています。


この光子が、検出されたとき一般に光ってるといいます。

といっても人間では分からないくらい小さな光だってあるわけで[でも人間の目ってすごいと思います。そんじょそこらのデジカメでは取れないような星空もばっちり見える]こういう光を見るには、光電子増倍管を使います。


光電子増倍管は、円筒で前にレンズみたいなものがある装置で、高電圧を必要とします。光電子増倍管の構造は、パラボラ見たいな形をしたもの[ダイノード]がいくつも重なってできたものです。

 この人にえいっと一粒光子があたると[リンク先図2]、一粒光電子が発生します。これがダイノードにあたると光電効果により光電子がわさっと増えます。この光電子たちが、二個目のダイノードにあたると、またわさわさっと光電子がふえ、最終的には、大量の光電子が発生します。


大量の電子が流れるということは、ようするに、電流というわけで、この電流をキャッチすることで、光を認識できます。


光子は、どこで出てくるかというと、[こrが本題?]

いろいろあります。たとえば、放射線がプラスティックシンチレータにあたってもでますし、鉛[重たい金属]にあたってもでます。

 どうしてでるのかは、エネルギー保存の法則というか、今までのエネルギー状態から低くなりたい時にその分のエネルギーを放出するからです。


こういう素粒子の世界は、奥が深いですが、一番私がわかりやすかった本を紹介します。


http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/0387572805/ref=pd_bxgy_...

Amazon.co.jp: Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments: A How-To Approach: 洋書: William R. Leo

id:kyokusen No.7

きょくせん回答回数824ベストアンサー獲得回数862005/05/02 06:40:30

ポイント15pt

http://www02.so-net.ne.jp/~iida/chem/why.htm

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>物理的な一連の流れ

で、あるならばshampoohatさんの回答が一番的を射ているのではないかと。


光とは、原子内部の電子が外部よりのエネルギー(熱や化学)を受けて一つ上の殻に飛ばされ(励起状態)、その電子が元の状態(基底状態)に戻る時に発生します。

補足的に。

光は質量を持たず、電磁波であると長く考えられていたのですが、量子として振舞います。これを光量子仮説といいます。

これは光電効果の発見により見つけられました。

  • id:Cobalt
    光って?

    重さのない物が存在する事が感覚的に理解しづらいです。
    磁力とか、引力とか
    波って言われても何が揺れるのやら。光子は質量が無いのになぜ引力に引き寄せられるのとか。
    高校程度の聞きかじりの知識では?しか思い浮かびません。
  • id:shampoohat
    Re:光って?

    > 光子は質量が無いのになぜ引力に引き寄せられるのとか。

    これは、いい一言ですねー。
    勝手に質問させていただきました。

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