光子

光子は、素粒子の一つであるが、単純な粒子ではない。光子は、「波の性質を持ちながら、しかし最小の塊からなって一つ二つと数えられる」という特徴を持った存在である。

この「波と粒子の二面性」という考え方の誕生が、量子論の幕開けとなった。

光子は、アルベルト・アインシュタインによって理論的に提唱された。

まずマックス・プランクが、黒体放射のエネルギーの観測結果から光のエネルギーはある単位の整数倍しか取ることができない、とするプランクの法則を見いだした。この量子論の法則から、波である電磁波の粒子的側面を説明するためにアルベルト・アインシュタインが導入したのが光子である。

電磁相互作用は、電荷を持つ者同士が行なう光子(または電磁波ともいう)の交換が源となる。

電荷の符号が逆の場合、光子の交換を行なったほうが全体のエネルギーが小さくなる。お互いが近付けば更に頻繁に交換を行なうようになる。これが引力である。逆に同じ電荷同士の場合、光子の交換を行なわないほうがエネルギーが小さくなる。これが斥力である。

光子の持つエネルギーは、E=hν(h=プランク定数、ν=振動数)であり、振動数に比例する。

振動数が大きいほど波長が短いため、波長が短いほど光子のエネルギーは高いことになる。

光子の反粒子は、光子と同一である。