광자의 발전 역사
18세기까지 대부분 이론은 빛이 입자로 구성되어 있다고 믿었습니다. 입자 모델은 빛의 굴절, 회절 및 복굴절을 쉽게 설명할 수 없어서 Rene Descartes (1637), Robert Hook (1665) 및 Christian Huygens (1678)에 의해 광파 이론이 제안되었지만 입자 모델은 주로 Isaac입니다. 뉴턴의 영향으로 여전히 지배하고 있습니다. 19 세기 초, Thomas Young과 August Flenel은 1850년까지 일반적으로 받아들여지지 않았던 빛의 간섭과 회절을 분명히 보여주었습니다. 1865 년 James Clark Maxwell은 빛이 전자기파라고 예측했습니다. -하인리히 헤르츠는 1888년 전파 탐지로 실험적으로 확인되었으며, 이는 가벼운 입자 모델에 대한 최종 타격으로 보입니다.
그러나 Maxwell의 이론은 빛의 모든 속성을 설명할 수 없습니다. Maxwell의 이론은 광파의 에너지가 주파수가 아닌 강도에만 의존할 것으로 예측하지만, 몇 가지 독립적인 실험에서 빛에 의해 원자에 전달되는 에너지는 강도가 아니라 빛의 주파수에만 의존한다는 것을 보여주었습니다. 예를 들어, 특정 화학반응은 특정 임계 값보다 비싼 주파수의 빛에 의해서만 발생하며 임계 값보다 싼 주파수의 빛은 격렬하게 반응하지 않습니다. 마찬가지로, 충분한 고주파 빛 (광전 효과)으로 금속판을 비추면 전자가 방출될 수 있습니다. 방출된 전자의 에너지는 빛의 강도가 아니라 빛의 주파수에만 관련됩니다.
동시에 40년 (1860-1879) 동안 흑체 복사에 대한 다양한 연구자들의 연구는 주기의 주파수에서 전자 복사를 흡수하거나 방출하는 시스템의 에너지가 에너지라는 Max Planck의 가설로 끝났습니다. 양자 E = h ν의 정수배. 그것. Albert Einstein (Albert Einstein)이 제안했듯이 일부 에너지 정량화가 관찰된 물질과 전자 복사 사이의 열 균형을 설명한다고 가정할 필요가 있습니다. 광전 효과를 설명하기 위해 Einstein은 1921년을 얻었습니다.
Maxwell 이론의 빛은 전자에 의해 방출되는 모든 에너지를 가능하게 하기 때문에 대부분의 물리학자들은 처음에 에너지 정량화가 방사선을 흡수하거나 방출하는 물질의 알려지지 않은 한계 때문이라고 믿었습니다. 아인슈타인은 1905년에 에너지 정량화가 전자 복사 자체의 특성이라고 말했습니다. 원래 제안되었습니다. 맥스웰의 이론은 합리적이지만 아인슈타인은 맥스웰의 광파 에너지를 서로 독립적으로 움직이는 점형 양자로 제한하면 파동 자체가 계속해서 우주로 전파되더라도 많은 특이한 실험을 설명할 수 있다고 지적했습니다. 아인슈타인은 1909년과 1916년에 플랑크의 흑체 복사 법칙이 받아들여지면 에너지 양자도 운동량 p = h λ를 가져야 하며 이상적인 입자로 만들어야 한다는 것을 증명했습니다. 이 광자 운동량은 Arthur Compton에 의해 실험적으로 관찰되었으며 1927년 노벨상을 받았습니다. 중요한 질문은 Maxwell의 광파 이론을 실험적으로 관찰된 입자 특성과 결합하는 방법입니다.
로버트 밀리컨의 노벨상 연설과 마찬가지로 20세기의 첫 20년 동안 아인슈타인의 1905 년 예측은 여러 가지 방법으로 실험적으로 입증되었습니다. 그러나 Compton의 실험에서 광자가 파동 수 (1922)에 비례하는 운동량이 있음을 보여주기 전에 대부분의 물리학자들은 전자 복사 자체가 입자 일 수 있다고 믿지 않았습니다. 반대로 일반적으로 에너지 정량화는 방사선을 흡수하거나 방출하는 물질에 대한 알려지지 않은 제한 때문이라고 믿어집니다. 태도는 시간이 지남에 따라 어느 정도 변합니다. Upton 산란과 같은 실험은 변화를 추적하는 데 사용됩니다. 이 경우 관찰된 결과를 설명하기 위해 정량화 자체를 빛에 돌림 하는 것이 훨씬 더 어렵습니다.
Comton의 실험 후에도 Virus Bohr, Hendorikku Clay Mars 및 John Slater는 마지막으로, 소위 KBS 이론이라고 하는 Maxwell의 연속 전자기장 모델을 유지하십시오. KBS 이론의 중요한 특징은 에너지 절약 및 운동량 절약을 다루는 방법입니다. KBS 이론에서 물질과 복사 사이의 많은 상호 작용에 대해 에너지와 운동량은 평균적으로만 저장됩니다.
그러나 복잡한 Compton 실험을 통해 자연 보전법이 사람 사이의 상호 작용을 유지한다는 사실이 밝혀졌습니다. 따라서 Bohr와 그의 동료는 가장 영광스러운 장례식에 모델을 바쳤습니다. 그러나 KBS 모델의 실패 때문에 Werner Heisenberg는 매트릭스 역학을 개발했습니다.
전자 복사는 정량화되지 않았지만, 일부 물리학자들은 물질이 양자 역학의 법칙을 따르는 것처럼 보이는 준 고전적 모델을 만들어야 한다고 주장합니다. 화학 및 물리적 실험에서 광자의 존재에 대한 증거는 1970년대에 압도적이었으나 그 증거는 빛과 물질의 상호 작용에 의존하고 충분히 완전한 물질 이론이 그것을 설명할 수 있기 때문에 절대적으로 결정적인 것으로 간주될 수 있습니다. 그러나 1970년대부터 1980년대까지 모든 반 고전 이론은 광자 관련 실험으로 반박되었습니다. 따라서 정량화는 빛 자체의 본질이라는 아인슈타인의 가설이 입증되었다고 믿어집니다.