光の粒子性|物理

アルバートアインシュタインによると、電磁エネルギーは、しばしば光子と呼ばれる量子またはパケットに含まれています。

以前の観察によると、光の波長は、放出された電子に大きな影響を与えました。さらに、光の強度は放出される電子に直接影響します。これは、以前は波であると考えられていた粒子のような性質の兆候です。

光の粒子性とは正確には何ですか?

1900 年以前は、物理学者は光が波によって伝わると信じていました。しかし、光電効果実験は、光がエネルギーパケットを含むことを示しました。さらに、電磁エネルギーの他の形態には、エネルギー量子が含まれます。

私たちが現在知っている「光子」は、エネルギーの塊にすぎません。光子はエネルギーが豊富なパケットです。

光子の例

太陽は粒子を光に変え、熱は光子の形をとります。
電磁キャリア

これは、光の粒子がどのように振る舞うかを決定するのに役立ちます.

さらに、

波長が長い光源ほど、エネルギーが低くなります。これは主にオレンジと赤の波長の場合です。

ご想像に反して、波長が短いほど、より多くの光子またはエネルギーパケットで満たされます。

このように、より多くのエネルギーを含む波長は、最も自由な電子を金属表面から追い出します。

この特定の観察は、光源の強度がこれらの電子の放射に直接関係していることをプランクが発見するのに役立ちました.

波と粒子の二重性とは?

光は、粒子のような性質を与える光子またはエネルギーの量子で構成されています。ただし、波の形でも見られます。

ヤングの二重スリット実験

ヤングの二重スリット実験では、電子は二重スリットを通って押し出されました。これにより、光の波動性に関する決定的な証拠が得られました。

最後に、ヤングの二重スリット実験は、「光の二重性」の概念を証明しました。

ですから、「光は単なる振動ではなく、粒子でもある」という有名なフレーズを思い出すことができます。これは、今日言及されている波と粒子の二重性への言及です。したがって、光子は粒子と波の両方の性質を持っています。

光の伝播の文脈で見ると、波が際立っています。さらに、光子はエネルギーの電磁伝達において重要な役割を果たします。

つまり、光は波と粒子の二重性です。

ド・ブロイの光の二面性

ド・ブロイの光理論の二面性により、光は運動中に分散や干渉などの波動特性を示します。同時に、静止しているときは、光の粒子のプロパティを表示します。ド・ブロイの波長は、物質には二重の性質があることを確認しました。

粒子と波動の性質の関係は、ド・ブロイの関係でも概説されています。」

ド・ブロイの方程式に基づいて、光は「波のような」性質と「粒子のような」性質を示します。

E=hv ,

p=hc/λ

ここで、c =光速

v =頻度

h =プランク定数 =6.627× 10-34 Js

E =エネルギー

λ =光のドブロイ波長

フォトンの特徴は?

光子の最もよく知られている特性は次のとおりです:

理論的には、フォトンは電磁放射またはエネルギーの最小の形態です。したがって、それらは光の主要な構成要素を形成します。
「c」は数学用語でそれを表します。さらに、2.99 x 108 ms-¹ の加速度があります。また、アクティブではありません。つまり、常に動いています。ただし、光子はこの速度でのみ空間を移動できます。
光子のエネルギーは、光源の振動数とプランク定数に似ています。したがって、E =hv ここで、「v」は周波数を表します。この方程式の単語「h」はプランク定数で、6.62607004 x 10-34 Js です。 E =hv =hc/λ で表すこともできます。ここで、λ は =波長を表します。
光子の運動量の公式は p=hc/λ です。
安定しており、電荷を帯びていません。
光子が電子などの他の素粒子と衝突する場合、結果として生じる現象は「コンプトン効果」として知られています。さらに、衝突はエネルギーと運動量を保存できます。したがって、エネルギーと運動量を保持する弾性衝突と言えます。
また、理論的には大規模ではありません。ただし、これらの量子粒子は、他の粒子間の衝突でのみエネルギーを伝達します。
空間がない場合、光子は光速で空間を移動できます。

光電効果

この場合、電磁放射 (光など) が表面 (金属など) に当たると、電子が放出されます。

光電現象では、それが十分に高くない場合、解放される電子は観察されません。ただし、周波数が十分に高い場合、いくつかの電子が見られる可能性があります。

これらの観察はそれを裏付けています。

光は粒子で構成されています。
粒子の強度は周波数に比例して大きくなります。
各粒子は 1 つの電子だけにエネルギーを提供します。

結論

波としての光の性質と並んで、光電効果実験は別の現象をもたらしました。光が物質と接触すると、エネルギーパケットまたは量子で構成される方法で動作することが示唆されました。量子、またはエネルギーパケットは、現在では光子と呼ばれています。この特定の実験は、「光の粒子性」として知られる新しい理論につながりました。

光は粒子です。光の強度と波長は、放出される電子に一定の影響を及ぼします。
波としての光の性質に加えて、光電効果実験は 2 番目の奇妙な現象をもたらしました。
エネルギーパケットまたは光量子とも呼ばれる光子は、素粒子として説明できます。
最も単純な意味で、フォトンの定義は、光ベースの粒子であるということです。
光子は光の基本的な構成要素であり、最小の量子放射線と見なされます。