量子論の誕生 量子論で考える光 光を単純な波とすると説明がつかない現象 : 『みるみる理解できる量子論』より

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以下、和田純夫 監修『みるみる理解できる量子論―相対論と並ぶ自然界の2大理論 摩訶不思議なミクロの世界 (ニュートンムック―サイエンステキストシリーズ)』P.28-31を参考にさせていただきました。

19世紀末ごろ、光を単純な波と考えると説明できない現象が見つかった。

それが、「光電効果」、すなわち金属に光を当てると、金属中の電子が光からエネルギーをもらって外に飛び出すという現象。

波長の長い光の場合、光をどんなに明るく(強く)しても電子が飛び出さないのが、謎だった。

しかし、アインシュタインは「光は波だが、そのエネルギーにはそれ以上分割できない最小のかたまり(光子または光量子)がある」と考えた。

光にも粒子のような性質があると考える。

光の波長が短いほど光子はエネルギーが高く衝撃が強い。

この考えでは、光の明るい暗いは光子の数に対応する。

ゆえに、波長の長い光は一つ一つの光子のエネルギーが元々小さいので、明るくして数を増やしても電子をはじき飛ばすだけの衝撃はなく光電効果がおきなかった。

波長の短い光の光子は鉄球で、波長の長い光の光子はバトミントンの羽根のようなものだった。

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