最終更新日: 2024 年 10 月 23 日

光の性質

画像の説明：アインシュタインが定式化した光の性質。画像ソースastronoo.com

アルバート・アインシュタインの光に関する記事

「Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt」（「光の生成と変換に関するヒューリスティックな観点について」）と題され、1905 年 3 月 17 日に出版されたこの本は、現代物理学、特に量子論の基礎となる著作の 1 つです。アルバート・アインシュタインの論文は、光の性質について新しい見方を提供し、光は今日「量子」と呼ばれる離散的なエネルギーのパケットで構成されている可能性があるという革新的なアイデアを紹介しています。光子。

アインシュタインは、古典的な光理論、特にジェームズ・クラーク・マックスウェル（1831-1879）の研究や、波動理論。これらの現象の中で、彼は主に、光が当たったときの金属表面からの電子の放出に関する光電効果に焦点を当てています。古典的な理論では、光の強度ではなく周波数が電子の放出を決定する理由を説明できません。

ヒューリスティック仮説

アインシュタインは、光は波の性質を持っていますが（干渉と回折の実験で確認されています）、粒子の流れのように振る舞うこともできると仮定しました。彼は、光によって運ばれるエネルギーは定量化され、エネルギーの「量子」として分配されると提案しています。��=ℎ��(マックスプランクによって提案された方程式)、ここで h はプランク定数、ν は光の周波数です。

注: 「」という用語ヒューリスティック「」とは、直観、経験、または厳密には形式的ではない方法に依存する、発見または理解へのアプローチを指します。これは、何かを見つけるための探究の道を示しています。

光電効果

についての謎光電効果ヘルツは、紫外線が金属電極に当たると電子が放出されることを発見しました。しかし、一部の金属が特定の周波数の光（紫外線など）にさらされた場合にのみ電子を放出する理由を彼は説明できませんでした。そしてなぜ光の強度は放出される電子の数には影響せず、その周波数だけに影響するのでしょうか?

この仮説を光電効果に適用して、アインシュタインは、光子が金属表面に衝突すると、そのエネルギーのすべてが電子に伝達されることを示しました。このエネルギーが材料から電子を解放するのに十分な場合、電子は放出されます。電子の運動エネルギーは、実験的観察と一致して、光の強度ではなく、光の周波数に比例します。

主要な概念

アインシュタインは、古典的な波動理論では説明できないいくつかの現象が、エネルギーの小さな単位 (量子) のこの考えを使用して理解できることを示して、彼の仮説を支持しました。光電効果に加えて、彼は陰極線の生成と放射線、特に黒体放射線の熱力学特性についても言及しています。

「光の生成と変換に関するヒューリスティックな観点について」という論文により、古典物理学では説明できなかったパラドックスを解決することができました。量子（光子）の考え方の導入は、量子力学の出現に貢献しました。アインシュタインが受け取ったのは、1921年にノーベル物理学賞これは主に光電効果の理解に貢献したためです。