2006年7月8日土曜日

量子論を体験

光は電磁波なので,波の性質を持っているが,光が波の性質しかないとすると,日焼けや,夜空の星が見える理由の説明がつかない.

冬,コタツに長時間あたっていても,日焼けしない.
日焼けが電磁波の「波」によるエネルギーによって起こるならば,長時間のエネルギーの蓄積によってコタツでも,ストーブでも日焼けするはずである.
日焼けのメカニズムは,光子が細胞内の分子を破壊し,それに対する修復反応である.赤外線をどんなに長時間浴びても細胞の分子までは破壊しないと言える.


可視光線の波長は大雑把には400nm~800nm
光のエネルギーは波長に反比例するので,紫外線の波長が300nmで,赤外線の波長が900nmなら赤外線の光子1個のエネルギーは紫外線の1/3と計算される.
つまり,紫外線は赤外線のエネルギーの数倍から十数倍程度である.

日焼けサロンのランプが500ワットだからといって,100ワットのコタツに15時間当たっていても,日焼けしない.
つまり光子1個のエネルギーが細胞を構成する分子を破壊するかどうかが日焼けである.たとえば,紫外線の光子1個で分子1個を破壊するとしても,赤外線の光子はどんなに寄ってたかっても,細胞の分子を破壊しない.

網膜は光のエネルギーを電子のエネルギーに変換して,それを神経細胞に流して光を感じる器官である.
星の光が波であると仮定してエネルギーを計算すると,星が見えるまで10分以上かかる計算になる.
なぜなら星の光のエネルギーは小さいので,電磁波が網膜の電子を励起状態になるまで,時間がかかるということ.

実際には星空を見上げると,一瞬で星が見える.(暗さに慣れていない状態をのぞいて)
これもつまり,光子の粒が1個でも飛び込めば,網膜の分子を励起状態にして電子を発生させるからである.

日焼けや星空で,量子論の実体験ができる.

くろべえは,日焼けは疲れるので嫌いです.夏でも長袖(冷房対策でもある).

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