光電効果との出会い
　プランクはエネルギー量子仮説によって、光がエネルギーをある固まりで受け渡しするという考え方を示しました。しかし彼は、光そのものが小さな粒状の物質でできているとまでは明言しませんでした。

　これに対して、プランクの考えを取り入れつつ、さらに突っ込んで「光はエネルギーをもった粒の集まりだと考えられる」というアイデアを提案したのが、相対性理論を出す前のまだ無名だったアインシュタインでした。アインシュタインはこのアイデアを用いて、当時やはり謎とされていた光電効果という現象を見事に説明したのです。

光電効果とは、紫外線や青い光などの、波長の短い電磁波を金属の楓ﾊに当てると、金属楓ﾊから電子が飛び出してくるという現象です。1888年に発見されたこの現象は、20世紀の初めまでに実験で詳しく調べられ、次のようなことが分かりました。

?当てる電磁波の波長が短い出会いほど、飛び出す電子のエネルギーが大きい、つまり電子が勢いよく飛び出す。電磁波の波長が長くなると、飛び出す電子のエネルギーが小さくなり、やがて電子が飛び出さなくなる。

?当てる電磁波の振幅を変えても、飛び出す電子のエネルギーには影響を与えない。ただし、振幅が大きくなると、飛び出す電子の出会い系個数が増える。

光を波だと考えると、この実験結果は非常に不可解なものになります。なぜなら、光の波長は「色」を決めるものだったからです。当てる光の波長によって飛び出す電子のエネルギーが変わるということは、電子をとびださえた光の持つエネルギーが変化したことを意味しますが、波の波長とエネルギーの間には何の関係もないはずです。

波のエネルギーに関係があるのは、波長ではなく振幅である。しかし光の波の振幅はエネルギーと関係がないことになります。このように光電効果は「光＝波」という従来の定説からはまったく説明できないものだったのです。


光量子仮説

粒でもあり波でもある光



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