ハイゼンベルク (Heisenberg)の思考実験
ハイゼンベルク (Heisenberg)は電子をガンマ線を使った顕微鏡で見るという思考実験から、不確
定性関係を説明した。
顕微鏡では電子を見ることはできない。
顕微鏡あるいはカメ
ラなどの光学系には分解能というものがあり、光の波長程度よりも小
さいものは見ることができないのである。
光を直線的に進んでいく光
線のように考えるならば (このような考え方を「幾何光学的な考え方」
と呼ぶ )、レンズの中心の真下 P点から出た光はその真上にあ
たる A点に到達する。
レンズの真下より離れた点 Q点から
出発した光は、 Aより離れた B点に到着する。
光を波だと考えた場合、 P点から出た波が A点に到達する理由は上
とは違ってくる。
波は方向に伝播する。 A点では光の位相がぴたりと揃い、互いに強め合う。
これが
ら出た光が P点に到着する理由である (このような考え方が「波動光学
的な考え方」である )。
光の位相が揃う理由は、レンズ中では光速が遅
fDAPQxB
くなるからである。
レンズ周辺を通っ
てきた光と、直進して近道を通ったかに見えるレンズ中心を通ってきた光は同じ時間をかけて伝播し
ている。
それゆえ、 P点でこれらの光の位相はぴったり同じになる。
光は、位相がずれているために消し合ってしまう。
ここで注意すべきことは、 P点より離れた Q点から出発した光も、図に書いた二つの光線 (破
線で表した )の光路差が一波長程度までしか Aに到達することができることである。
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