光はどこから来てどこへ消えるのか？

私たちの環境を取り巻くさまざまな光

太陽光、照明、火のいずれかを頼りに私たちはものを見ることができます。

その光は、どのように生み出され、どこに消えていくのでしょうか。

あらゆる物質を構成する原子と光の関係を紹介します。

原子は、原子核とその周りを回転する電子によって構成されます。

そこにエネルギーが加わると、電子は中心からより遠い軌道に移ります。

原子が強いエネルギーを秘めているほど、その電子と原子核の距離はひらいています。

その状態が収まったとき、余ったエネルギーが光になるのです。

逆に、原子は光を吸収することでもとの高エネルギーの状態に戻ります。

つまり、エネルギーが光として発散されている状態と、原子がそれを秘めている状態が入れ替わっていると言えます。

1805年に行なわれたヤングの干渉実験により、光は波であることがわかっています。

2つのスリットがある板を平行に2枚並べ、少し離れたところにさらにスクリーンを平行にして置きます。

光を板に当てると、スクリーンには波であることを表すシマ模様が現れるのです。

しかし、その数十年後、光は波ではない可能性が浮上しました。

金属に光を当てると、それが紫外線(波長が短い光)ならば電子が飛び出し、赤い光(波長が長い光)ならば電子が飛び出さないことがわかったのです。

これを光電効果と呼びます。

これを受け、アインシュタインは『光は波長が短いほど高いエネルギーを持つ光の粒である』と考え、この粒を光子と呼びました。

紫外線の光子は、波長が短く高いエネルギーを持つ、つまり光子を金属から引っ張り出せるのです。

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