서언
분자, 원자, 전자 등으로 구성된 미시적 세계에서는 입자나 파동은 별개로 존재하지 않는다.
전자기파는 전하와 질량을 가지고 있지 않지만 역학법칙에 따라 움직이므로 전자기파를 입자로 취급하기도 한다.
전자기파를 파동으로 간주하기도 하지만 입자들의 연속적인 흐름처럼 생각하지 않으면 안된다.
전자기파나 입자의 이중성(Duality of Radiation)
-빛, 전자기파, 전자기방사선 등과 같은 파동(wave)을 경우에 따라 파동으로 해석
(파동과 관련된 양은 파장, 진동수로 표현)
-전자,양성자 등과 같은 입자(particla)가 이동할때 경우에 따라 입자로 해석
(입자와 관계된 식은 에너지 E=hv, 운동량 P= hv/c 로 표현)
전자기 방사선의 파동성
1820년 에르스텟의 전자기 현상 발견
-전류가 자기장을 생성한다.
1831년 패러데이의 전자기 현상 발견
-시간적으로 변화하는 자기장이 전류를 생성한다.
1864년 맥스웰의 전자기파 예언
-멕스웰은 축전기에 대한 연구를 하다가 시번자기장이 시번 자기장을 생성한다 는 사실을 발견
1888년 헤르츠가 선자기파 존재확인
-유도 코일을 이용한 방전 실험
(그 결과 전자기파는 파장이 다른점을 제외하면 직진, 방사, 굴절, 간섭, 회절, 편광 등 빛과 완전히 같은 성질을 나타내며 전파속도도 빛과 같음이 확인되었다. 빛도 전자기파의 일종이 확인되었다.)
전자기파의 종류 - 파장 및 진동수에 의해 분류된다.
파장 - 1사이클의 길이
진동수 - 1초동안 방복되는 사이클 수
주기 - 1사이클이 이루어지는데 걸리는 시간
전자기 방사선의 성질
- 전자기파의 일종 (직진, 반사, 굴절, 간섭, 회절, 편광 현상)
- 횡파 이다.
- 질량이 없다.
- 전하량이 없다.
- 전기장 및 자기장내에서 편향되지 않고 직진한다.
- 전리방사선이다.
- 모든 전자기 방사선의 진공 속에서의 속도는 광속과 같다.
- 광량자 또는 광자라는 입자로 보기도 한다. (전자기파의 입자설)
전자기 방사선의 입자성
입자성
- 다른 입자와 충돌하여 그 입자를 튕겨 나가게 할 수 있을 때 입자성이 있다고 할 수 있다.
전자기파의 입자성의 개념
- 빛은 전자기파로서 입자는 아니지만 만일 전자와 같은 입자와 충돌하여 이를 튕겨낸다면 입자성이 있다고 볼 수 있다
1888년 헤르츠의 방전 실험
-방전 전극에 빛을 쪼이면 전류가 흐른다는 사실을 발견
1900년 Lennard의 실험
-파장이 짧은 빛을 쪼인 금속 표면으로 부터 전자가 튀어 나온다는 사실을 확인
(이 전자를 광전자라 하며 이현상을 관전효과라 한다.)
입자선의 파동성
입자의 이중성
-속도로 운동하는 입자의 파동성과 입자성은 동시에 관측되지 않는다.
(우리가 논할 수 있는 것은 움직이는 입자가 어떤 경우에는 파동성을 또 다른 경우에는 입자성을 나타낸다.)
(두 성질 중 어떤 성질이 더 잘 나타나는가 하는것은 드 브로이 파장과 입자의 크기 및 상호작용 현상에 의해 결정된다.
1924년 드 브로이 의 물질파 제안
-입자의 이중성에 대하여 광자와 마찬가지로 물질 입자가 속도로 운동하는 상태 하에서 증명할수 있음을 제안한다.
1925년 davisson과 germer의 전자회절 실험
-1925년 davisson과 germer는 nickel crystal에 전자를 가속시켜 회절 패턴을 얻었다.
(즉, 전자선과 파동성이 있음을 증명한 것이다.)
(드 브로이의 물질파에 대한 가설을 증명한 실험이다.)
