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粒子は波でどのように作用しますか?

粒子 act ではありません 波の中で、むしろ彼らは波のような特性を示す 。これは、波粒子の二重性として知られる量子力学の基本的な概念です。

これが故障です:

* 粒子: 電子、光子、さらには原子のようなものを考えてください。これらは、質量を持つ個別のローカライズされたエンティティです(光子を除く)。

* 波: これらは、波長(紋章間の距離)と周波数(繰り返される頻度)によって特徴付けられる空間と時間を通過する乱れです。

問題: 古典的な物理学は、粒子と波を明確な現象として扱いました。しかし、20世紀初頭の実験では、粒子が波のような挙動を示すことができ、その逆も同様であることが示されました。

重要な実験:

* ヤングの二重スリット実験: 電子(または光子)が二重スリットで発射されると、波がするように、スリットの後ろの画面に干渉パターンを作成します。このパターンは、電子が単に直線で走行している粒子であるかどうかを説明することは不可能です。

* コンプトン散乱: 光子が電子と衝突すると、それらは粒子として動作し、勢いを電子に伝達し、観察された波長の変化を説明します。

解釈: この二重性は、粒子と波が別々のエンティティではなく、同じ基本的な現実の2つの側面であることを意味します。

これについて考える方法は次のとおりです。

* 粒子には波のような特性があります: 粒子は、特定の場所で見つかる可能性の数学的表現である波動関数によって説明できます。この波動関数の波長は、粒子の運動量に関連しています。

* 波には粒子状の特性があります: 波は、通常、粒子に関連するエネルギーや運動量などの特性を示すことができます。

重要なポイント:

* 二重の性質ではなく、統一された性質: 粒子は時々波ではなく、時には粒子です。それらは常に両方ですが、実験に応じて波のような側面や粒子のような側面がより顕著になります。

* 確率と不確実性: 波動関数は、特定の場所で粒子を見つける可能性を説明しています。これは、ハイゼンベルクの不確実性の原則として知られる原則である絶対的な確実性を持つ粒子の位置と勢いの両方を同時に知ることができないことを意味します。

本質的に、量子力学は、粒子と波の古典的な見解を別々のエンティティとして放棄することを強制します。代わりに、原子尺度と亜原子尺度での宇宙を完全に理解するために両方の側面が不可欠である波粒子の二重性の概念を受け入れる必要があります。

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