査読/導体・絶縁体・半導体(篠原著)/8 のバックアップ(No.13)

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エネルギーと軌道の関係を記述すべきか †

ページ: 査読/導体・絶縁体・半導体(篠原著)
投稿者: 篠原
カテゴリー: 難易度
状態: 議論中
投稿日: 2005-10-02 (日) 02:03:39

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メッセージ †

皆さんに質問です

私のこの記事において、サブセクション「原子1個の場合」の先頭にある「エネルギーと軌道の関係」において、「このことを記述すべきかどうか」ということです。

高校では、電子を粒子として、原子の周りを回っているモデルを習いますが、量子力学に忠実に従うと、このことは誤りで、実際には電子雲として確率的に雲のように分布していることになります。

私は

「高校生が理解する上では、厳密に言えば間違いであっても、
　この粒子としての軌道に関する記述が合った方が理解しやすいし、
　電子雲に関する記述をすると、かえって読者を混乱させてしまうのではないか？」

と考えこのような記述をしました。

しかし、このことに関して、

「量子力学において粒子として電子を記述するモデルは
　間違っていることがすでに分かっているのだから、
　正しい表現で記述すべき、
　もしくはエネルギーが離散的であることさえ説明できれば良いので、
　削除しても良いのではないか？」

という意見もあります。

広く皆さんの意見を聞きたいため、このページを作りました。皆さんはどのように思いますか？

この記述はあったほうが良い、ない方が良い、注釈を付けるべきだ、など、皆様の意見をお待ちしております。

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返答 †

篠原さんの対象としている読者へは，いまのままの記述のほうが良いのではないでしょうか．注釈としてさらに情報を加えられるならば，それがベストかと思います． -- 崎間 2005-10-02 (日) 04:50:24
「あくまで正しい内容を、平易な表現で記述する」というのが私の目指すところです。その場で厳密な内容を知ってもらう必要はないけれど、記述内容を数年後に読み返したら「あぁ、ここはこういう意味だったのか」と思えるように。「あれ、ここはウソじゃん」とか「この記述といま勉強していることが食い違ってる？？」とかなると、読者にとっても残念かなぁと思うので。上記の原子軌道については、「エネルギーの小さい軌道・大きい軌道」という表現がいいと私は思います。「半径が」大きい・小さいという記述には少し抵抗を感じました。電子雲については、本文で触れると冗長になるので、他の記事に(将来)リンクするとか、せいぜい軽く脚注で触れるくらいでいいと思います(別に触れなくてもいいと思います)。…この記事に対する査読の議論には前々から加わりたいと思って眺めてるんですけど、いまとにかく時間がなくて・・・。あと数週間、議論が続かないかなぁ…などと不穏なことを考えています… -- 山本明 2005-10-02 (日) 05:14:03
量子力学を学んでいく過程で、徐々に詳しく、正確な知識に、段階を踏んで学んでいけばよいと考えていたのですが、確かに山本さんの仰ることも理が通っていて、納得できます。う～ん･･･。山本さんの仰る「エネルギーの小さい軌道・大きい軌道」という表現を使って少し修正してみることにします。 -- 篠原 2005-10-03 (月) 20:11:33
とりあえず修正してみました…。違和感は残りますか？実は、誰にも指摘されていませんが、少し不正確なところはまだあります。「原子が多数の場合」において1本がN本に分かれると書いた部分で、1s,2s軌道などは1本が確かにN本に分かれるのですが、2p,3p軌道などは、3本が3N本に分かれたりします。軌道に関する詳しい説明を書くとややこしくなるので、あえて1本と言い切っていたのですが、山本さんが仰られるように「あくまでも正しい内容を」を忠実に守ると、この部分を書き直す必要があります。もし書き直すと、非常にややこしくなることが予想されるのですが、書き直したほうが良いと思いますか？ -- 篠原 2005-10-03 (月) 23:15:54
参考にしていただき、どうもありがとうございます。現在の修正内容で私の違和感はすっかりなくなりました。原子軌道について私は無知なので「N本に分かれる」の説明、「そうなのかぁ…」と感心して眺めていました(エネルギーの縮退が起きるということですか?)。概念的にとてもわかりやすかったです。で、より詳しいことを知らないからかもしれませんが、現状で違和感は感じませんでした。書き直さなくてもいいと思うんですが…もし書き直すなら、ややこしくせずシンプルに！…難しいですか。
```
もともと1本だったエネルギー準位はN本に分かれることになります。
```
というのを、
```
もともと1本だったエネルギー準位はN本に分かれることになります
(軌道によってはもっと複雑な分かれ方をします)。
```
くらいの補足でいいんじゃないかと私は思いました。-- 山本明 2005-10-04 (火) 16:13:50
ところで「原子1個の場合」の冒頭、「原子の周りにはいつくかの軌道があり」→「いくつかの」ですね。細かい指摘ですみません。 -- 山本明 2005-10-04 (火) 16:13:50
ご指摘ありがとうございます。しょうもないミスで申し訳ありません。軌道に関しては、いくつか注釈を追加しました。 -- 篠原 2005-10-04 (火) 20:41:58

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