量子力学コミュの光子が物体に当たる時の質問です。

物理に興味を持つ素人です。お子ちゃまな質問かもしれませんが御願いします。

光子はエネルギーをある程度以上上げる（周波数を上げる）と物体（原子・電子など）に当たると聞きました。それは電子の直径以下となる波長の周波数の速さであれば可能なのは分かりますが（もしこれも間違っていたら指摘してください）、不思議に思ったのが振幅のほうです。振幅とはエネルギーというか、光子の集まりを表すものだというのは分かります。では光子ひとつの時の振幅ってどれくらいなのですか？プランク定数が振幅の幅だと思ったりもしたのですが、それって途方もなく小さいので。。。感覚がついていけません。オシロスコープで見るとあんなにはっきりと振幅があるのは、当然たくさんの電子が集まってるからでしょうが。

もし振幅がそれほど小さければ周波数がどうであれ当たりそうな気がするのですが？この質問を加えたことで根本的にわかってないなと思われるような気がしてなりません。事実わかっていないですが。この質問にたいしてもご教授いただければ幸いです。

宜しく御願いします。

コメント(1)

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[1] mixiユーザー 06月22日 01:11

全体的によくわからないのですが・・・。

コンプトン散乱のことをおっしゃっているのならば、光子と電子について、古典系と同様に運動量とエネルギーの保存則を書けば運動が記述できます。散乱断面積についてはクライン仁科の公式を検索することをオススメします。
その断面積の振る舞いの直感的理解が欲しいのであれば、私はその答えを持っていません。
ただ、そもそも電子と光子の衝突というのは、電磁波の電場が電子を動かしているわけではありません。光が作るポテンシャルというのは非常に小さいものです。

光子の本格的な取り扱いに関しては、場の量子化をしなければなりません。

ですが、質問に答える範囲でいうと、
光子というのは、光のエネルギーが離散的に変化するそのトビに値します。つまり、エネルギーの塊です。
なのでその光のエネルギーと光子数が関係しています。
電磁波のエネルギーというのは振幅の２乗に比例しますから、
振幅の２乗と光子数が関係していると言えます。

ちなみに振動数νの光子１個のエネルギーは
3ｈν/2　[J]
です。

オシロスコープに関して言えば、光電子増倍管を使えば1光子から観測することはできますし、回路によるのではないでしょうか。

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