光の本質は波か粒子か？

 

光は全て光子です。

 

光子は波として振る舞います。

 

各光子にはそれ固有の振動数があります。

 

量子力学からわかることは、

 

振動数は実はエネルギーのことであり、

 

それを別な単位で測っただけです。

 

振動数をプランク定数というこの宇宙で固有な宇宙定数で測ったものがエネルギーです。

 

光はエネルギーを持っていますから、それに対応する振動数を持っています。

 

 

 

 

光の本質については、歴史的に大論争を繰り広げてきました。

 

量子力学が発見されるまでは、光は波であり粒子ではないと考えられていました。

 

ところが、アインシュタインが、「光電効果」の現象の説明に成功して以来、

 

光は波であると同時に粒子であるということが明らかになりました。

 

写真はなぜ映るかという原理を解き明かした「光電効果」。

 

これは、光が分子から電子を叩き出す光が金属にあたると、

 

その金属の表面から電子が飛び出してくる現象。

 

 

 

アイシュタインは、「光の本体は粒子である」と考え、

 

光電効果を説明して、ノーベル物理学賞を受けました。

 

アインシュタインはこの業績と、

 

ブラウン運動と言って、

 

水が連続体でなくて水の分子という粒子からできていることを明らかにした業績でノーベル賞をもらいました。

 

ちなみに、アインシュタインは相対性理論ではノーベル賞をもらっていません。

 

 

 

 

こうした粒子の波動性の研究は、ド・ブロイ（フランスの理論物理学者）によって深められ、

 

光子以外の粒子である電子、陽子、中性子なども、

 

光速に近い速さで運動しているときは波としての性質が出てくることが証明され、

 

「波長×運動量＝プランク定数」の関係も導かれました。

 

 

光の本質は「波でもあり粒子でもある」のです。