光子は 〔光子・素粒子・エネルギー〕
素粒子の一つで、光の場の粒子。
光は電磁波としてよく知られているが、量子論に従えば粒子の性質もあわせもっていることになる。
プランクの量子仮説によると、エネルギーはすべて不連続で有限な値を単位とした量子として存在する。
物質が光を放出したり吸収したりするのは連続的な電磁波としてではなく、1個の量子が振動数νに比例するhνのエネルギーの量子としてその過程に関与する。
振動数νの光が伝播するというのは、エネルギーhνの粒子すなわち光量子が飛んでいくのと同じで、その進行方向にhν/cの運動量をもっている。
これをアインシュタインの光量子仮説という。
光量子を他の電子、陽子、中性子などと同じように素粒子と考える立場から光子またはフォトンとよぶ。
光を光量子として考えてよいことは光電効果やコンプトン効果によって実証された。
すなわち光量子1個と電子との衝突と考えることによって説明される。
光量子説によれば、光量子のエネルギーはその振動数に比例するから、振動数の高い光ほど、いいかえれば波長の短い光ほど粒子性は顕著になる。
そして金属のような物質に当てると、そこからエネルギーの高い電子が飛び出してくる。波長が長いと1個当りのエネルギーが小さく、電子は放出されない。
したがって光量子を1個ずつ測定することは不可能になる。
光量子のエネルギーが小さいと、同時にたくさんこなければ観測にかからない。
このような場合は事実上、電磁波を連続的な波として取り扱ってよい。
光の波動性と粒子性は量子力学によって矛盾なく理解される。
場の量子論では種々の場を量子化することによってその場に伴う粒子の性質を導くことができるが、光子はマクスウェルの方程式に従う電磁場を量子化して得られる素粒子である。
そしてスピン１でボース‐アインシュタイン統計に従う。
光は電磁波としてよく知られているが、量子論に従えば粒子の性質もあわせもっていることになる。
プランクの量子仮説によると、エネルギーはすべて不連続で有限な値を単位とした量子として存在する。
物質が光を放出したり吸収したりするのは連続的な電磁波としてではなく、1個の量子が振動数νに比例するhνのエネルギーの量子としてその過程に関与する。
振動数νの光が伝播するというのは、エネルギーhνの粒子すなわち光量子が飛んでいくのと同じで、その進行方向にhν/cの運動量をもっている。
これをアインシュタインの光量子仮説という。
光量子を他の電子、陽子、中性子などと同じように素粒子と考える立場から光子またはフォトンとよぶ。
光を光量子として考えてよいことは光電効果やコンプトン効果によって実証された。
すなわち光量子1個と電子との衝突と考えることによって説明される。
光量子説によれば、光量子のエネルギーはその振動数に比例するから、振動数の高い光ほど、いいかえれば波長の短い光ほど粒子性は顕著になる。
そして金属のような物質に当てると、そこからエネルギーの高い電子が飛び出してくる。波長が長いと1個当りのエネルギーが小さく、電子は放出されない。
したがって光量子を1個ずつ測定することは不可能になる。
光量子のエネルギーが小さいと、同時にたくさんこなければ観測にかからない。
このような場合は事実上、電磁波を連続的な波として取り扱ってよい。
光の波動性と粒子性は量子力学によって矛盾なく理解される。
場の量子論では種々の場を量子化することによってその場に伴う粒子の性質を導くことができるが、光子はマクスウェルの方程式に従う電磁場を量子化して得られる素粒子である。
そしてスピン１でボース‐アインシュタイン統計に従う。
update:2010年02月20日