학습목표
ㅇ 빛의 이중성을 설명할 수 있다.
빛의 간섭과 회절 현상은 빛의 파동성으로 설명되지만 빛의 입자성으로는 설명할 수 없으며
광전 효과와 콤프턴 효과는 빛의 입자성으로 설명되지만 빛의 파동성으로는 설명할 수 없다.
그러면 빛은 파동일까? 입자일까?
빛의 파동성과 입자성: 광원에서
나온 빛은 그림(a)와 같이 파동 형태로 연속적인 빛 형태로 퍼져 나간다. 반면에 광량자설에 의하면 빛은 한 개의
전자가 흡수 될 수 있는 정도의 아주 작은 에너지의 덩어리로 그림(b)와 같이 광원에서 튀어 나간다.
일반적으로 빛의 파동성을 관측하는 경우에는 많은 광량자가 모이면 파동성을 나타내는 것이 아닌가 하고
생각할 수 있다.
이러한 의문은 대단히 약한 조명 아래에서 이루어지는 간단한 간섭 실험으로 해결할 수 있다. 즉 많은
수의 광량자 하나하나가 간섭 현상을 나타낸다면 이 현상들은 어떻게 해석해야 하겠는가?
만약 광량자 하나하나가 간섭 현상이 나타난다면 이는 입자인 광량자가 파동성을 동시에 갖는다는 것을 의미한다.
테일러의 간섭 실험에
의한 빛의 이중성 증명 :
테일러는 광량자가 하나하나가 간섭 현상을 나타낸다면 빛은 입자인 동시에 파동이라는 곳을 증명할 수
있을 것이라는 생각으로 그림과 같이 장치를 하고 광원에서 나오는 빛의 세기를 극히 약하게 하여 1초에
단일 슬릿을 통과하는 빛의 에너지를 광량자 한 개의 에너지인 hυ와 거의 같게 하여 단일 슬릿을
광양자 하나하나가 차례로 통과하도록 하였다.
단일 슬릿을 통과한 광량자 하나는 이중 슬릿의 어는 한쪽만을 통과하여 사진 건판에 도달하고 도달된
광량자에 의하여 사진 건판은 감광될 것이다. 만약 빛의 간섭 현상이 동시에 많은 광량자의 상호 작용에 파면상의 모든 점들은 진동수가 같은
의해 나타난다면, 이 실험으로 얻어진 무늬는 영의 간섭 무늬와 다르게 나타나야 할 것이다.
그러나 긴 시간에 걸쳐서 이루어진 이 실험에서 얻어진 무늬는 밝은 빛을 사용하여 짧은 시간에 노출로
얻어진 영의 간섭 무늬와 완전히 같은 것으로 나타났다. 이렇게 볼 때 테일러의 실험에 의한 간섭 무늬는
광량자 하나하나이 의한 것이며, 따라서 빛은 파동성과 입자성을 동시에 가진 이중적인
존재인 것이다.
물음 13. 다음 중 물질의 이중성과 가장 관계가 적은 것은?
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 광량자설
물질파  파동과 입자 목록 |
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