빛은 파동인가요 아니면 입자인가요?

Question

빛은 신기하게도 파동과 입자의 성질을 모두 가지는데 파동이라고 해야 하나요 아니면 입자라고 해야 하나요?

어떻게 파동과 입자의 성질을 모두 가질 수 있는 건가요?

Answer 1

빛이 왜 입자의 성질과 파동의 성질을 가지는 지는 모릅니다.

빛을 관찰해보니 그렇다는 것 뿐만 알 수 있습니다.

그리고 빛 뿐만 아니라 모든 물질은 입자와 파동성을 모두 가집니다. (물질의 이중성)

빛의 경우 회절 실험을 통해 빛이 파장이란 것을 알 수 있고,

광전 효과 실험을 통해 빛이 입자란 것을 알 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.

빛의 광전 효과는 빛이 입자와 같은 성질을 가졌다고 가정하여야만 설명할 수 있습니다.

. 광량자라는 에너지그룹이 빛이라는 것으로서 콤프턴 효과도 이 모형으로만 설명이 가능합니다..

반면에 간섭이나 회절과 같은 현상들은 빛이 파동의 성질을 가졌다고 가정할 때에만 설명이 가능합니다.. 이와 같이 빛은 입자와 파동의 이중적 성질을 지녔다.

보통 파동이라고 말할 때에는 수면 위를 퍼져나가는 수면파를 연상하고, 입자라고 말할 때에는 고전 역학의 법칙으로 운동을 예측하는 것이 가능한 당구공이나 탄환을 생각한다.

그런데 빛의 행동을 묘사하기 위하여 파동과 입자의 모형이 모두 필요합니다.

파동과 입자의 모형은 서로 상충되는 개념이 아니라 서로 상보적인 관계에 있는 개념이지요.

빛의 행동을 완전히 묘사하기 위해서는 이 두 가지 모형이 모두 필요하다. 빛이 전파되는 현상은 파동 모형으로 설명하고, 빛의 흡수와 방출을 논할 때에는 광량자라는 입자의 모형으로 설명한다. 회절 · 간섭 · 편광 현상 등은 파동설로만 설명할 수 있고, 광전 효과 · 콤프턴 효과 등은 입자설로만 설명할 수 있다

Answer 3

빛이 입자인가 파동인가 하는 빛의 입자-파동 논쟁은 아이작 뉴턴 시대(17, 18세기)까지 거슬러 올라갑니다. 뉴턴의 빛에 관한 연구는 잘 알려져 있습니다. 그는 빛을 입자의 흐름이라는 결론을 내렸습니다. 이에 반해 네덜란드의 물리학자 하위헌스(Christian Huygens)는 빛이 파동이라고 주장했습니다. 당시에는 뉴턴의 명성이 워낙 높던 터라 빛의 입자설이 우세했습니다.

그러다가 1802년 영국의 의사이자 아마추어 물리학자인 토머스 영(Thomas Young)이 그 유명한 ‘영의 실험’을 통해 빛의 입자설에 치명타를 날렸습니다. 빛이 파동의 강력한 증거인 간섭 현상을 일으킨다는 사실을 실증해 보인 것입니다. 게다가 19세기 중후반 맥스웰이 전자기이론을 정립하자 빛이 전자기파의 일종인 파동이라는 사실은 의심의 여지가 없게 되었습니다.

그러나 20세기의 벽두인 1905년 아인슈타인이 광양자라는 개념을 도입해 ‘광전효과’의 메커니즘을 규명함으로써 빛의 입자설을 부활시켰습니다. 이로부터 18년 후 아인슈타인의 광양자 가설을 증명한 콤프턴의 X선-전자 산란(콤프턴 산란) 실험에서도 빛은 입자임이 분명해 보였습니다.

출처 : 인저리타임(http://www.injurytime.kr)