광양자설

요약 특정 진동수의 빛은 그 진동수에 비례하는 에너지를 갖는 입자인 광자(photon)로 구성되어 있다는 이론으로 광자설이라고도 한다.

플랑크(Max Planck)는 흑체의 복사에너지가 입자의 형태를 가진다고 가정함으로써 복사에너지의 스펙트럼에 대한 식을 흑체의 온도에 대한 함수로 유도해 낼 수 있었다. 이러한 에너지 입자를 양자(quantum)라 한다. 플랑크는 진동수가 f인 빛의 양자는 모두 같은 에너지를 가지며, 그 에너지 E는 진동수 f에 비례한다는 것을 밝혀내었다.

  E＝h·f  (h=6.626×10^-34J·s : 플랑크 상수)

에너지가 양자화 된다는 플랑크의 양자가설에 힌트를 얻어 아인슈타인은 빛에너지는 광자(photon)의 형태로 전파되고 흡수되어야 한다고 생각하였다. 이러한 생각은 빛이 전자기파로 이루어졌다는 고전물리와는 전혀 다른 새로운 것이었다. 아인슈타인의 이 생각은 광전효과 실험으로써 증명되었고 그 공로로 노벨상을 탔다. 광전효과는 진동수가 큰, 즉 에너지가 큰 빛(광자)을 금속 표면에 쪼여줄 때 금속 표면으로부터 전자가 튀어나오는 현상을 말한다. 이 현상은 빛을 파동이 아닌 입자, 즉 광자로 생각해야 잘 설명할 수 있다.