빛의 입자성 파동성

소개

빛의 입자성 파동성
빛의 간섭
빛의 회절

목차

가. 빛의 입자성

나. 빛의 파동성

본문내용

빛이 파동인가 입자인가 하는 논란은 역사적으로 끊임없이 계속되어 왔다. 입자성이란 하나의 물질로서 다른 물질에 충돌하면 충돌된 물질을 움직이게 하는 운동에너지라는 것을 갖고 있다는 것이고, 파동성이란 빛의 에너지가 마치 물결처럼 일정한 굴곡을 형성하고 있어서 그 파장으로 인해서 여러 가지 색깔을 나타내고 있다는 것이다. 그 동안 전개된 파동설과 입자설과의 대립은 과학사상 유명한 일로서 17세기 초 C.호이겐스가 제창한 빛의 탄성파설(彈性波說)과 뉴턴이 제창한 미립자설(光素說)이 실마리가 되었다.그 단계에서는 뉴턴의 권위가 호이겐스의 설을 눌러버린 격이 되어, 18세기 뉴튼(Isaac Newton, 1642~1727)을 거치면서 입자론이 굳어졌다. 뉴튼은 프리즘으로 백색광을 많은 단색광으로 분해하는 실험으로 뉴턴은 빛이 여러가지 색깔을 지닌 입자들이 고속 이동하는 현상이라고 믿었다. 그러나 오히려 파동설 쪽이 물리현상을 설명하는 데 보다 타당성을 가지고 있다고 생각되어 후에 19세기 들어와 1801년 토마스 영(Tomas Young, 1773~1829)의 이중 슬릿 실험을 통해 파동설이 다시 부각되었으며,
빛의 간섭을 발견한 A.J.프레넬(1788～1827)과, 편광을 발견한 E.L.말뤼스(1775～1812) 등에 의하여 호이겐스의 설이 인계되어 정밀한 실험의 기초 위에 파동설이 제출되었다. 파동설 은 빛을 음파와 같이 탄성파로 생각하고 있었으므로 그 매질로서 에테르라는 탄성체를 가정하지 않으면 안 되었으며, 이러한 물질을 가정하는 데는 물리적으로 많은 곤란이 있었다. 또한, 수면에 돌을 던지면 생기는 파동 등 다른 파동들과는 달리 빛의 전기장(electric field)나 자기장(magnetic field)의 파동을 직접적으로 관측할 수는 없었으며 어떤 측정장치를 사용하더라도 빛의 전기장이나 자기장을 직접 볼 수는 없었다. 이 곤란은 후에 J.C.맥스웰이 전자기파의 존재를 이론적으로 유도하여 그 속도가 광속도와 일치함이 발견되어 빛의 전자기파설이 확립되었고, 빛의 매질은 공간 그 자체이고 물질을 매질로 생각할 필요가 없음이 아인슈타인의 특수상대성이론에 의하여 명확히 되었다. 그러나 이 전자기파설이 빛에 관하여 그때까지 알려져 있던 많은 현상을 설명하고 물질과 빛의 상호작용에 관하여 많은 사실을 밝혔지만 광전효과(光電效果)와 같이 이 이론으로는 설명이 되지 않는 현상도 발견되었다. 광전효과(photoelectric effect)는 빛이 전자기파라는 고전적인 이론에 심각한 위기를 불러온 실험적인 현상이다. 물론 그 보다 조금 앞서서 흑체복사(black body radiation) 현상을 설명하기 위해 Plank가 빛을 양자화(quantization)을 시켜야 했을 때부터 무언가 고전적인 이론이 한계에 부딪힌 느낌이 시작되었다고 할 수 있다

참고자료

· 없음