2017.11.16
【謎空間】
神戸のとあるスペイン料理店。今回は光の干渉を観察するために店内真っ暗にしたり もう営業中とは思えませんが、マスターは一向に気にしてないようでした。今日のテーマは波動その② 光・電磁波 です。
【波全般おさらい】
波の性質は まっすぐ進む、他の波と交差しても独立を保つ、屈折反射すること。
【屈折反射を観察】
レーザー光を見るために、「日本の名湯濁り湯」と紫煙を詰めたペットボトルを作りました。レーザーポインターを当てると光路が紫煙を照らして まっすぐ見えます。当てる角度を変えて濁り湯に光を入れると、水面で光が曲がります(Fig.1)。外っ側というか、余計曲がるというか。
Fig.1
【曲がり方でわかる出自】
ゴルフボール(粒子)が段差で加速するとFig.2のB方向に曲がります。加速するかは一方向のベクトルだけだから。
Fig.2 粒子が加速した時の曲がり方
一方、観客ウェーブ(波) は 斜線より右に座っている人達が反射神経が鈍い場合、やはりFig.2でいうB方向に曲がって伝達していきます(Fig.3)。
Fig.3 波が減速した時の曲がり方
粒子は境界をこえてスピードアップする場合B方向に曲がり、波は スピードダウンする場合B方向に曲がることが分かりました。
ボトルのレーザー光も水面を境にしてB方向に曲がりました (Fig.4)。水中ではレーザー光の速度は空気中よりスピードダウンすることが分かっています。スピードダウンしてB方向に曲がっている、よって光は粒子ではなく波っぽいと言えます。
Fig.4 空気からお湯へ入る光の進み方
【波の種類】
偏向板で遊ぶと 光が縦波でなく横波なのは分かりました。
【横波とは言うものの】
前回、波とは「 沢山のつながりのあるものが、隣と同じ動きをする」もの、と知りましたね。しかし光の場合、何が沢山つながっているというのでしょう。光は真空でも走ります。隣と同じ動きをする何かが無いのに⁈! 観客がいないスタンドにウェーブはおきないではありませんか。
私はここが腑に落ちません。真空を走ることができるのは、むしろ粒子っぽく感じるのです。
その後、粒でなく波であるという 駄目押し実験(スリット実験)までやりました。キレイだけど(Fig.5) …直感的にガツンとは来にくいです。
Fig.5 干渉のしましま
【目に見えている横波は合体形であるということ】
ともかく横波というとロープを揺らしてできた波を想像します。一本の線が作る波形…。
実は大小さまざま、周波数もさまざまな波が全部合わさった最終形が見えているらしいのです。光の波もそうなので、細いスリットのある板にぶつかると、スリットを通過できるスリット方向の成分だけが すり抜けていく。ロープのイメージとはますますかけ離れていきます。蛇の精霊が集合した妖怪(Fig.6)…⁉︎
スリット通過できたやつだけだと、光量は減るんでしょうし、元の波とは傾き加減のみならず周波数も変わっちゃってると考えます。でも実際はスリット前後で色が変わって見えていないのが不思議。
Fig.6 ふだんは個々の精霊が合体したヌシの姿。スリットを通るにはヌシはバラけなければならない
【光の波のはじまりでは 誰がロープを揺らしているのか？】
光の波は 揺れる媒体がない。しかし波であるからには、ロープの端を持って揺らす人に当たる存在が必要です。それは何でしょうか？
ここからは口頭説明でした。熱が出るものは明るい。熱い➡︎電子が激しく動く➡︎電磁波がビョンビョンと激しく揺れる(Fig.7)
この "電磁波の揺れ" がロープの端を揺らす人なのだって。ここ、かなり飛躍しますね。だって、ロープ自体に当たるものが光にはないのに電磁波の変化したからといって？
Fig.7 物質内の+と-が作るゴム紐(=電磁波)は-が活発に動くとビョンビョンする
【メカら鱗】
光って波だったんだ！というか、電磁波がビョンビョンした弾みが、なぜか(なぜか⁈ 伝わらなくても そこでビョンビョンしてればいいのに)伝わっていくということが 人間が見ると光なだけ。光というと、特別な意味を持つ別格の存在というふうなイメージがありましたが、「光が見えた」= 「どこかで電磁波がビョンビョン変化した」 に過ぎない。
生物がどうして電磁波ビョンビョン変化を知ることが有利なんでしょうか。私たちには熱が必要だから？ 太陽の方向を知るため？昼か夜か知るため？深海魚には あまり必要ないですね。かれらは電磁波がどこでどの程度ビョンビョン変化してても、関係ないのです。
しかし…
終
