光子

質問

光のしょうたいは、波動であると習ったことがあります。（独学で）でも最近になって光子という言葉を聴くようになりました。講師とはいったいなんでしょうか？

回答No.3

m-a-g-i · ベストアンサー

この世界のあらゆる物体は波動性と粒子性の
2つの性質を併せ持っていると考えられています。
ちなみに、
粒子性・・・運動量に関する性質
波動性・・・振動に関する性質
というようなイメージをするとわかり易いかもしれません。
粒子性は、運動量保存などの法則、
波動性は、干渉や回折といった現象に見ることが出来ます。
たまたま我々の周囲にあるもの(原子や分子)は
非常に大きいため、波動性は粒子性の陰に隠れてしまいます。
しかし、電子や光子のように小さいものの世界では、
粒子性と波動性はどちらも無視できなくなるほど
対等な重みを持つようになります。
我々は、2つの性質を同時に考えることが「普通」
できないので、粒子性に着目して、波動性を忘れた光の表現を「光子」といいます。
その逆は「光波」だと思うのですが、こっちは適当です。もしかしたら他の言い方があるかもしれません。

発光ダイオードの原理は厳密には光電効果とは関係ありません。
発光ダイオードは、ダイオード中を流れる電子が失ったエネルギーが光のエネルギーになって外に出て行く現象です。普通の抵抗ではエネルギーが熱に変わるところを光で代用しているわけです。

お礼

有り難うございました。最近光を閉じ込めたという話を聞きましたが本当ですか？

回答No.2

satoumasaru

こんばんは、はじめまして。

光の正体ですね、なかなかイメージで掴みにくいのですが、＃１の方がおっしゃられているとおり波動であり粒子でもあるのです。

金属に光をあてるだけで電子が飛び出してくるのが光電効果です。光電効果というのは疑問をだすようなものではなく、光の屈折などと同じく、すでに物理学的には確立されている現象です。（これがなければ、光電子増倍管などが動くはずはなく、カミオカンデのニュートリノ観測もできません）

光電効果がおこるためには、光は波動だけではなく粒子として考えないと理屈があわなくなります。この場合光子のエネルギーはｈ（プランク定数）×ν（光の振動数）となります。詳細は下記のページをご覧下さい。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E9%9B%BB%E5%8A%B9%E6%9E%9C

光電効果の説明として１９０５年にアインシュタインが光量子仮説を提唱しました。補足すればアインシュタインはこの光量子仮説の提唱したことに対して、1921年にノーベル物理学賞を受賞しています。有名な相対論についてノーベル賞を受賞したのではありません。

繰り返して申し上げます。
光というのは波動でもあり粒子でもあるのです。この光を粒子という面で見た場合、光子といいます。光のエネルギーはｈ（プランク定数）×ν（光の振動数）となります。

波でもあり粒子でもあるなんて納得しにくいのですが、光というものはそういうものです。光のみならず全ての物質について極微の世界で見れば粒子であっても波の性質をもっているというのが量子論なのです。自然というのは私達の感覚で言えばきわめて非常識にできています。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E9%9B%BB%E5%8A%B9%E6%9E%9C

お礼

有り難うございます。

回答No.1

パんだ パンだ（@Josquin）

光は波としての性質と粒子としての性質の両方を持っています。その粒子としての性質に着目した考え方が光子です。
たとえば、金属に光を当てると電子が飛び出してくるという「光電効果」は、粒子だと考えないと説明できません。

（光に限らず、物質も粒子性と波動性を持っているという考えが量子力学になります。）

補足

光電効果は例えば、光ダイオードに電気を通すと光るということではないですか？金属に光を当てるだけで電子が飛び出してくるということは聞いたこともありませんが。本当ですか？初心者なのですみません。