1. 광자 (Photon)
ㅇ 빛의 양자
- 빛을 정지 질량이 없는 에너지 입자로 보는 관점
. 입자 및 파동의 이중성을 갖는 입자
ㅇ 즉, 빛을 이산적인 파속(波束)으로 전달되는 에너지 덩어리로 보는 개념 ☞ 양자 (Quantum) 참조
2. 광자의 에너지, 운동량, 진동수, 파장 관련 식
[# E_{ph} = hf = h \frac{c}{\lambda} = pc = \hbar\omega \\
p_{ph} = \frac{E_{ph}}{c} = \frac{h}{\lambda} #]
ㅇ 항목별 물리량 표현
- Eph : 광자 에너지 [eV]
. 양자화된 에너지 hf 및 운동량 h/λ 를 갖음
. 1 광자 당 에너지 ≒ 1,240/λ [eV]
- h (플랑크 상수, Planck Constant) : 실험적으로 결정되는 보편적 자연 상수
. h = 6.63 x 10-34 [J·s]
. {# \hbar = h/2\pi #} = 1.05 x 10-34 [J·s] (환산 플랑크 상수, Reduced Planck Constant)
- f : 진동수
- ω = 2πf : 각진동수
- λ : 파장 [m]
- c : 진공에서 빛의 속도(광속)
. c = 3 x 108 [m/s]
. 만일, 광자가 광속 c가 아니라면, 더이상 광자 입자의 관점이 유효하지 않음
. 즉, 광자는 정지 질량이 없는 빠른 속도의 에너지 입자 덩어리라는 관점을 지님
- pph : 광자 운동량
ㅇ 관계식 의미
- 복사 에너지 E가,
. 주파수 f에 비례적이나,
. 연속적이지 않고, 플랑크 상수 h에 의해, 양자화 됨. (Eph = hf)
- 플랑크상수 h에 의해, 입자성과 파동성이 결합됨
. 입자성을 주로 나타내는 물리량 : E(에너지) 및 p(운동량)
. 파동성을 주로 나타내는 물리량 : f(진동수) 및 λ(파장)