波動と粒子の二重性とは、光や電子などのミクロな対象が、状況(実験設定)に応じて波と粒子の両方の性質を示すことです。
| 対象 | 波として現れる | 粒子として現れる |
|---|---|---|
| 光 | 干渉・回折 | 光電効果 |
| 電子 | 原子内の振る舞い・電子線回折 | 衝突・散乱 |
一方の性質を調べる実験ではその顔だけが現れ、両方を同時には見られません。光は波だと思われていたが粒子性も持ち、電子は粒子だと思われていたが波の性質も持つ、という発見が量子論の出発点となりました。
ポイント 「波か粒子か」ではなく「状況によってどちらの顔を見せるか」が二重性。どちらの性質も 、 で結ばれているのが量子論の特徴。
たとえば、電子を 1 個ずつ二重スリットへ打ち出す実験では、スクリーンには最初、粒として点が 1 つずつ記録されていきます。ところがその点を何万個も積み重ねると、そこにしま模様(干渉じま)が浮かび上がり、同じ電子が粒子としても波としても振る舞っていることがわかります。