광자: 두 판 사이의 차이

광자
	레이저로 광자가 발사되고 있다.
구성	기본입자
통계	보스-아인슈타인 통계
상호작용	전자기학, 약한 상호작용, 중력
기호	γ
이론	알버트 아인슈타인 (1905) ; Photon이라는 용어는 길버트 뉴턴 루이스가 1926년에 제안.
질량	0 ; < 1×10−18 eV/c2
평균수명	안정
전하	0 ; < 1×10−35 e
스핀	1
반전성	−1
C-반전성	−1
Condensed	I(JP C)=0,1(1−−)

입체적으로 역사 찾아보기

← 이전 편집

내용 삭제됨 내용 추가됨

시각위키텍스트

인라인

2024년 6월 24일 (월) 16:56 기준 최신판

광자(光子, photon) 또는 빛알은 기본입자의 일종으로, 가시광선을 포함한 모든 전자기파를 구성하는 양자이자 전자기력의 매개입자이다. 기호는 그리스 문자 $\gamma$ 이다. 전자기력의 효과는 미시적, 거시적인 수준에서 쉽게 관찰할 수 있는데, 광자가 질량을 가지지 않기 때문에 장거리에서의 상호작용이 가능하다. 다른 기본입자들과 같이 광자는 양자역학과 입자-파동 이중성 이론을 통해 가장 잘 설명된다. 하나의 현상임에도 파동과 양자라는 두 가지 관측 가능한 모습을 가진 광자의 진짜 성질은 어떤 역학적 모델로도 설명할 수 없다. 이러한 빛의 이중성의 묘사, 전자기파에서의 에너지의 위상을 파악하는 것 또한 불가능하다. 전자기파의 양자의 위치는 공간적으로 국한되지 않기 때문이다. 광자 한 개의 에너지는 플랑크 상수( $h$ )에 빛의 진동수( $\nu$ )를 곱한 값, 즉 $h\nu$ 이고, 운동량은 ${\frac {h\nu }{c}}$ ( $c$ 는 광속)이다.

역사

아이작 뉴턴은 빛이 입자로 이뤄져 있다고 주장하였다. 그러나 고전적인 입자론은 빛의 파동적인 성질, 특히 간섭을 설명하지 못한다. 따라서 18세기에 와서는 이중 슬릿 실험을 설명할 수 있는 토머스 영의 파동설이 우세하였고, 제임스 맥스웰의 고전전자기학의 완성으로 파동설은 정설로 인정되었다. 그러나 20세기 초에 와서 고전적인 파동설로 설명할 수 없는 현상이 발견되기 시작하였다. 자외선 파탄이 그중 한 예인데, 이에 따르면 열적 평형에 있고 유한한 온도를 가진 고전적 흑체는 무한한 양의 전자기파를 방출하여야 한다. 이 문제를 해결하기 위해, 막스 플랑크는 전자기파가 양자화되었다는 가설을 도입하였다 (1901). 그러나 그는 실제로 빛이 입자로 구성되었다기보다는, 어떤 알 수 없는 현상에 의해 파동의 에너지가 양자화되었다고 해석하였다. 알베르트 아인슈타인은 힐베르트의 가설에서 시작하여, 빛이 실제로 입자로 구성되었다고 가정하면서 광전효과를 설명할 수 있다는 사실을 보였다 (1905). 이후 양자역학의 발전과 양자전기역학의 도입으로, 빛이 양자화되었다는 사실을 이론적으로 설명할 수 있게 되었다.

광자에너지

E=hf,f={{c} \over {\lambda }}

h=6.626\times 10^{-34}\ \mathrm {J\cdot s}

c=2.998\times 10^{8}\ \mathrm {m/s}

빨간색의 광자에너지는 $E=h{{c} \over {\lambda }}$

E=\left(6.626\times 10^{-34}\ \mathrm {J\cdot s} \right){{2.998\times 10^{8}\ \mathrm {m/s} } \over {700\ \mathrm {nm} }}

E=\left(6.626\times 10^{-34}\ \mathrm {J\cdot s} \right){{2.998\times 10^{8}\ \mathrm {m/s} } \over {700\times 10^{-9}\ \mathrm {m} }}

E=2.84\times 10^{-19}\ \mathrm {J}

아보가드로 상수는

N_{A}=6.022\times 10^{23}\ \mathrm {mol^{-1}}

이다. 따라서 단위물질량당 광자에너지는

E_{m}=\left(2.84\times 10^{-19}\mathrm {J} \right)\left(6.022\times 10^{23}\ \mathrm {mol^{-1}} \right)

E_{m}=1.71\times 10^{5}\ \mathrm {J/mol}

E_{m}=171\ \mathrm {kJ/mol}

같이 보기

각주

↑ ^가 ^나 ^다 ^라 ^마 ^바 Amsler, C.; 외. (Particle Data Group) (2008). “Review of Particle Physics: Gauge and Higgs bosons” (PDF). 《Physics Letters B》 667 (1): 1. Bibcode:2008PhLB..667....1A. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018.

외부 링크

위키미디어 공용에 광자 관련 미디어 분류가 있습니다.
네이버 캐스트 - 광자는 홍길동
네이버 캐스트 - 빛의 이중성

이 글은 양자역학에 관한 토막글입니다. 여러분의 지식으로 알차게 문서를 완성해 갑시다.

[Particle_table_2009-1] 가 ^나 ^다 ^라 ^마 ^바 Amsler, C.; 외. (Particle Data Group) (2008). “Review of Particle Physics: Gauge and Higgs bosons” (PDF). 《Physics Letters B》 667 (1): 1. Bibcode:2008PhLB..667....1A. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018.

[1]

@@ 1번째 줄: / 1번째 줄: @@
+{{위키데이터 속성 추적}}
+{{다른 뜻}}
 {{다른 뜻 넘어옴|포톤}}
+{{Infobox Particle|bgcolour=|name=광자|num_types=|image=LASER.jpg|caption=레이저로 광자가 발사되고 있다.|composition=[[기본입자]]|statistics=[[보스-아인슈타인 통계]]|group=[[게이지 보손]]|generation=|interaction=[[전자기학]], [[약한 상호작용]], [[중력]]|theorized=[[알버트 아인슈타인]] (1905) <br> Photon이라는 용어는 [[길버트 뉴턴 루이스]]가 1926년에 제안.|discovered=|symbol=γ|mass=0
-{{입자 정보
+<br>{{nowrap|&lt; {{val|1|e=-18|ul=eV/c2}} }}<ref name="Particle_table_2009">{{저널 인용|last=Amsler |first=C.  |display-authors=etal  |collaboration=[[Particle Data Group]]  |year=2008  |url=/proxy/http://pdg.lbl.gov/2009/tables/rpp2009-sum-gauge-higgs-bosons.pdf  |title=Review of Particle Physics: Gauge and Higgs bosons  |journal=[[Physics Letters B]]  |volume=667 |issue=1 |page=1  |bibcode=2008PhLB..667....1A  |doi=10.1016/j.physletb.2008.07.018 }}</ref>|mean_lifetime=안정<ref name="Particle_table_2009"/>|decay_particle=|electric_charge=0
-|이름 = 광자
+<br>{{nowrap|&lt; {{val|1|e=-35|ul=e}}}}<ref name="Particle_table_2009"/>|color_charge=|spin=1|num_spin_states=|parity=−1<ref name="Particle_table_2009"/>|g_parity=|c_parity=−1<ref name="Particle_table_2009"/>|r_parity=|condensed_symmetries=''[[약한 아이소스핀|I]]''(''[[총 각운동량 양자수|J]]''<sup>''[[반전성|P]] [[전하 반정성|C]]''</sup>)=0,1(1<sup>−−</sup>)<ref name="Particle_table_2009"/>}}
-|구성 = [[기본입자]]
-|가족 = [[보손]]
-|무리 = [[게이지 보존]]
-|이론 = [[알베르트 아인슈타인]]
-|기호 = <math>\gamma\ </math> 또는 <math>\ h\nu</math>
-|질량 = 0
-<1×10−18 eV/c2
-|전하 = 0
-|스핀 = 1
-}}
-'''광자'''(光子, photon)는 기본입자의 일종으로, 가시광선을 포함한 모든 [[전자기파]]를 구성하는 [[양자 (에너지)|양자]]이자 전자기력의 매개입자이다. 기호는 그리스 문자 <math>\gamma</math>이다. 전자기력의 효과는 미시적, 거시적인 수준에서 쉽게 관찰할 수 있는데, 광자가 질량을 가지지 않기 때문에 장거리에서의 상호작용이 가능하다. 다른 기본입자들과 같이 광자는 양자역학과 입자-파동 이중성 이론을 통해 가장 잘 설명된다. 하나의 현상임에도 파동과 양자라는 두 가지 관측 가능한 모습을 가진 광자의 진짜 성질은 어떤 역학적 모델로도 설명할 수 없다. 이러한 빛의 이중성의 묘사, 전자기파에서의 에너지의 위상을 파악하는 것 또한 불가능하다. 전자기파의 양자의 위치는 공간적으로 국한되지 않기 때문이다.
+'''광자'''(光子, photon) 또는 '''빛알'''은 기본입자의 일종으로, 가시광선을 포함한 모든 [[전자기파]]를 구성하는 [[양자 (에너지)|양자]]이자 전자기력의 매개입자이다. 기호는 그리스 문자 <math>\gamma</math>이다. 전자기력의 효과는 미시적, 거시적인 수준에서 쉽게 관찰할 수 있는데, 광자가 질량을 가지지 않기 때문에 장거리에서의 상호작용이 가능하다. 다른 기본입자들과 같이 광자는 양자역학과 입자-파동 이중성 이론을 통해 가장 잘 설명된다. 하나의 현상임에도 파동과 양자라는 두 가지 관측 가능한 모습을 가진 광자의 진짜 성질은 어떤 역학적 모델로도 설명할 수 없다. 이러한 빛의 이중성의 묘사, 전자기파에서의 에너지의 위상을 파악하는 것 또한 불가능하다. 전자기파의 양자의 위치는 공간적으로 국한되지 않기 때문이다.
-광자 한 개의 에너지는 [[플랑크 상수]](h)에 빛의 [[진동수]](v)를 곱한 값, 즉 hv이고, [[운동량]]은 hv/c(c는 [[빛의 속도|광속]])이다.
+광자 한 개의 에너지는 [[플랑크 상수]](<math> h </math>)에 빛의 [[진동수]](<math> \nu </math>)를 곱한 값, 즉 <math> h\nu </math> 이고, [[운동량]]은 <math> \frac{h\nu}{c} </math>(<math> c </math>는 [[빛의 속도|광속]])이다.
 == 역사 ==
-[[아이작 뉴턴]]은 빛이 입자로 이뤄져 있다고 주장하였다. 그러나 고전적인 입자론은 빛의 파동적인 성질, 특히 [[간섭]]을 설명하지 못한다. 따라서 18세기에 와서는 이중 슬릿 실험을 설명할 수 있는 [[토머스 영]]의 파동설이 우세하였고, [[제임스 맥스웰]]의 고전전자기학의 완성으로 파동설은 정설로 인정되었다. 그러나 20세기 초에 와서 고전적인 파동설로 설명할 수 없는 현상이 발견되기 시작하였다. [[자외선 파탄]]이 그중 한 예인데, 이에 따르면 열적 평형에 있고 유한한 온도를 가진 고전적 흑체는 무한한 양의 전자기파를 방출하여야 한다. 이 문제를 해결하기 위해, [[막스 플랑크]]는 전자기파가 양자화 되었다는 가설을 도입하였다 (1901). 그러나 그는 실제로 빛이 입자로 구성되었다기보다는, 어떤 알 수 없는 현상에 의해 파동의 에너지가 양자화 되었다고 해석하였다. [[알베르트 아인슈타인]]은 힐베르트의 가설에서 시작하여, 빛이 실제로 입자로 구성되었다고 가정하면 [[광전효과]]를 설명할 수 있다는 사실을 보였다 (1905). 이후 [[양자역학]]의 발전과 [[양자전기역학]]의 도입으로, 빛이 양자화되었다는 사실을 이론적으로 설명할 수 있게 되었다.
+[[아이작 뉴턴]]은 빛이 입자로 이뤄져 있다고 주장하였다. 그러나 고전적인 입자론은 빛의 파동적인 성질, 특히 [[간섭]]을 설명하지 못한다. 따라서 18세기에 와서는 이중 슬릿 실험을 설명할 수 있는 [[토머스 영]]의 파동설이 우세하였고, [[제임스 맥스웰]]의 고전전자기학의 완성으로 파동설은 정설로 인정되었다. 그러나 20세기 초에 와서 고전적인 파동설로 설명할 수 없는 현상이 발견되기 시작하였다. [[자외선 파탄]]이 그중 한 예인데, 이에 따르면 열적 평형에 있고 유한한 온도를 가진 고전적 흑체는 무한한 양의 전자기파를 방출하여야 한다. 이 문제를 해결하기 위해, [[막스 플랑크]]는 전자기파가 양자화되었다는 가설을 도입하였다 (1901). 그러나 그는 실제로 빛이 입자로 구성되었다기보다는, 어떤 알 수 없는 현상에 의해 파동의 에너지가 양자화되었다고 해석하였다. [[알베르트 아인슈타인]]은 힐베르트의 가설에서 시작하여, 빛이 실제로 입자로 구성되었다고 가정하면서 [[광전효과]]를 설명할 수 있다는 사실을 보였다 (1905). 이후 [[양자역학]]의 발전과 [[양자전기역학]]의 도입으로, 빛이 양자화되었다는 사실을 이론적으로 설명할 수 있게 되었다.
+== 광자에너지 ==
+:<math> E = hf ,  f = {{c}\over{\lambda}}</math>
+:<math>h=6.626 \times 10^{-34} \ \mathrm{J \cdot s}</math>
+:<math>c=2.998 \times 10^{8} \ \mathrm{m / s}</math>
+빨간색의 광자에너지는 <math> E = h {{c}\over{\lambda}}</math>
+:<math> E = \left(6.626 \times 10^{-34} \ \mathrm{J \cdot s}\right) {{2.998 \times 10^{8} \ \mathrm{m / s}}\over{700 \ \mathrm{nm}}}</math>
+:<math> E = \left(6.626 \times 10^{-34} \ \mathrm{J \cdot s}\right) {{2.998 \times 10^{8} \ \mathrm{m / s}}\over{700 \times 10^{-9} \ \mathrm{m}}}</math>
+:<math> E = 2.84 \times 10^{-19} \ \mathrm{J}</math>
+[[아보가드로 상수]]는
+:<math> N_{A} = 6.022 \times 10^{23} \ \mathrm{mol^{-1}}</math>
+이다. 따라서 단위[[물질량]]당 광자에너지는
+:<math> E_{m} = \left( 2.84 \times 10^{-19} \mathrm{J} \right) \left( 6.022 \times 10^{23} \ \mathrm{mol^{-1}}\right) </math>
+:<math> E_{m} = 1.71 \times 10^{5} \ \mathrm{J/mol} </math>
+:<math> E_{m} = 171 \ \mathrm{kJ/mol}</math>
+== 같이 보기 ==
+* [[디랙 방정식]]
+* [[도플러 효과]]
+* [[에테르 (물리)]]
+* [[포논]]
+* [[사진술]]
+* [[광자학]]
+* [[가변광속 이론]]
+== 각주 ==
+{{각주}}
 == 외부 링크 ==
-{{위키공용분류}}
+* {{위키공용분류-줄}}
-* [http://navercast.naver.com/science/physics/1559 네이버 캐스트 - 광자는 홍길동]{{깨진 링크|url=/proxy/http://navercast.naver.com/science/physics/1559 }}
+* [https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3568271&cid=58941&categoryId=58960 네이버 캐스트 - 광자는 홍길동]
-* [http://navercast.naver.com/science/physics/851 네이버 캐스트 - 빛의 이중성]{{깨진 링크|url=/proxy/http://navercast.naver.com/science/physics/851 }}
+* [https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3567650&cid=58941&categoryId=58960 네이버 캐스트 - 빛의 이중성]
 {{기본입자}}
@@ 31번째 줄: / 50번째 줄: @@
 [[분류:보손]]
 [[분류:광자학]]
-[[분류:물리학의 기본 개념]]
+[[분류:물리학 개념]]
 [[분류:게이지 보손]]
 [[분류:기본 입자]]
+[[분류:스핀이 1인 아원자 입자]]
+[[분류:양자 전기역학]]

전거 통제
국가	프랑스 BnF 데이터 독일 이스라엘 미국 일본 체코
기타	IdRef