물리학자들은 빛을 어떻게 정의합니까?

빛 - 역사적 진출

• 그리스 철학자들은 이미 빛에 대해 관심을 갖고 있었습니다. 예를 들어, 피타고라스 학파는 눈에 보이는 모든 물체가 끊임없이 빛 입자의 흐름을 방출한다고 가정했습니다. 그러나 갈릴레오는 인생의 마지막 몇 년 동안 빛의 본질을 이해하려고 노력했지만 불행히도 성공하지 못했습니다.
• 17일 말 20세기 초에 물리학자 뉴턴은 빛이 소위 소립자(corpuscles)라고 하는 입자 또는 파동으로 구성되어 있다고 가정했습니다. 그러나 그는 입자 가설이 당시 그의 기계론적 세계관과 더 잘 조화될 수 있었기 때문에 파동 이론을 처음에 배제했습니다. 이것이 입자 이론이 빛이 직선으로 전파되고 반사되고 굴절된다는 사실을 설명할 수 있는 방법입니다.
• Newton과 거의 같은 시기에 네덜란드의 박물학자 Huygens도 빛의 본성에 관심을 가졌습니다. 그의 생각에 따르면 빛은 파동의 형태로 전파되어야 합니다. 이 파동은 우주 어디에나 존재하는 보이지 않는 무중력 물질인 에테르를 통해 전달되어야 합니다.
• 그러나 두 모델은 예를 들어 물과 같은 물질에서 빛의 속도에 대해 서로 다른 진술을 했습니다. 그러나 이 속도는 "입자" 또는 "파동"의 두 모델을 구별하는 당시 사용 가능한 장치로 그렇게 정확하게 측정할 수 없었습니다.

빛은 파동입니다 - Young이 증명합니다

• 1802년 물리학자 영은 이중 슬릿 실험을 통해 빛이 파동처럼 퍼지는 것을 증명할 수 있었습니다.


광자와 파동 - 빛에 대한 간단한 설명

물리학에서 평신도에게 더 흥미롭고 덜 흥미로운 것은 거의 없습니다 ...

• 이 실험에서 빛은 (작은) 이중 슬릿에 부딪힙니다. 그 뒤에는 그림자가 아닌 오버레이가 형성되며 이는 빛을 파동 과정으로 이해하는 경우에만 설명할 수 있습니다.
• 이로써 입자나 파동의 전파에 대한 쓰디쓴 논쟁은 마침내 끝난 것 같았다.
instagram viewer
• 그러나 파동의 모습과 파장은 모두 파도와 달리 육안으로 관찰할 수 없을 정도로 작습니다. 이 작은 크기가 궁극적으로 파동성을 매우 늦게 인식하게 된 원인이 되었습니다.

빛도 입자여야 한다

• 그러나 Newton은 아마도 입자에 대한 그의 생각에 틀리지 않았을 것입니다.
• 예를 들어, 지난 세기 초에 물리학자들은 광 효과를 설명하기 위해 빛에 입자 특성을 부여해야 했습니다.
• 이미 막스 플랑크는 많은 모순된 결과를 찾을 수 있었습니다. 예를 들어, 원자 물리학, 빛이 작은 에너지 패키지로 구성되어 있다는 가정(즉, 가정!)으로만 설명하십시오. 그는 이것을 양자라고 불렀습니다. 그들은 원자와 상호 작용할 때 흡수되거나 방출되었습니다.
• 그리고 1905년 알베르트 아인슈타인은 동일한 가정으로 광효과를 선언했습니다. 양자 이론을 통해서만 그는 고에너지 방사선이 금속에서 전자를 방출하는 방법을 보여줄 수 있었습니다(Nobel Prize 1921).

오늘날 물리학자들은 빛을 어떻게 "정의"합니까?

• 물론 빛과 같은 현상을 "정의"할 수는 없지만 특정 상황과 실험에서 빛이 어떻게 작용하는지 보여주는 모델을 개발할 수는 있습니다.
• 이것이 모순되게 들리더라도 오늘날 빛은 파동 현상일 뿐만 아니라 입자의 특성, 즉 개별 부분에서 발생한다고 가정해야 합니다. 이를 광자 또는 광자라고 합니다.
• 실험은 파동-입자 이원론이라고도 하는 이 반대 견해가 사실임을 보여줍니다. 이중 슬릿 장치를 통해 차례로 전송되는 단일 광 양자가 생성될 수 있습니다. 그러면 파동 현상이 발생합니다.
• 물리적으로 반대되는 두 현상 입자와 파동 사이에는 형식적 현상이 있습니다. "다리", 즉 플랑크의 작용 양자 h, 빛의 주파수(또는 파장)와 NS 에너지 광자를 매개하는 것입니다. 다음이 적용됩니다. E = h x f.
• 더 나아가: 전자나 양성자와 같은 전형적인 입자의 경우에도 현대 물리학은 전파할 때 파동의 특성을 가지고 있음을 보여줄 수 있었습니다. 이것은 원자 크기의 입자가 이중 슬릿을 통해 보내질 때 물질 파동이 생성되는 방식입니다.

그렇다면 빛은 어떻게 "정의"되어야 할까요? 파동인가 입자인가, 아니면 둘 다 함께인가? 이론적인 경우에도 물리학 빛의 거동과 그 현상을 수학적으로 설명할 수 있지만, 빛은 여전히 신비. 두 모델 모두 정당화됩니다. 물리학자 리처드 파인만(Richard Feynman)은 언젠가 이 질문에 "아마도 세 번째 질문일 것입니다!"라고 대답했습니다. 빛은 입자와 파동의 이중성을 허용하는 양자 역학의 법칙을 따릅니다.