광자 문서 원본 보기

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<br>{{nowrap|&lt; {{val|1|e=-18|ul=eV/c2}} }}<ref name="Particle_table_2009">{{저널 인용|last=Amsler |first=C.  |display-authors=etal  |collaboration=[[Particle Data Group]]  |year=2008  |url=http://pdg.lbl.gov/2009/tables/rpp2009-sum-gauge-higgs-bosons.pdf  |title=Review of Particle Physics: Gauge and Higgs bosons  |journal=[[Physics Letters B]]  |volume=667 |issue=1 |page=1  |bibcode=2008PhLB..667....1A  |doi=10.1016/j.physletb.2008.07.018 }}</ref>|mean_lifetime=안정<ref name="Particle_table_2009"/>|decay_particle=|electric_charge=0
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'''광자'''(光子, photon) 또는 '''빛알'''은 기본입자의 일종으로, 가시광선을 포함한 모든 [[전자기파]]를 구성하는 [[양자 (에너지)|양자]]이자 전자기력의 매개입자이다. 기호는 그리스 문자 <math>\gamma</math>이다. 전자기력의 효과는 미시적, 거시적인 수준에서 쉽게 관찰할 수 있는데, 광자가 질량을 가지지 않기 때문에 장거리에서의 상호작용이 가능하다. 다른 기본입자들과 같이 광자는 양자역학과 입자-파동 이중성 이론을 통해 가장 잘 설명된다. 하나의 현상임에도 파동과 양자라는 두 가지 관측 가능한 모습을 가진 광자의 진짜 성질은 어떤 역학적 모델로도 설명할 수 없다. 이러한 빛의 이중성의 묘사, 전자기파에서의 에너지의 위상을 파악하는 것 또한 불가능하다. 전자기파의 양자의 위치는 공간적으로 국한되지 않기 때문이다.
광자 한 개의 에너지는 [[플랑크 상수]](<math> h </math>)에 빛의 [[진동수]](<math> \nu </math>)를 곱한 값, 즉 <math> h\nu </math> 이고, [[운동량]]은 <math> \frac{h\nu}{c} </math>(<math> c </math>는 [[빛의 속도|광속]])이다.

== 역사 ==
[[아이작 뉴턴]]은 빛이 입자로 이뤄져 있다고 주장하였다. 그러나 고전적인 입자론은 빛의 파동적인 성질, 특히 [[간섭]]을 설명하지 못한다. 따라서 18세기에 와서는 이중 슬릿 실험을 설명할 수 있는 [[토머스 영]]의 파동설이 우세하였고, [[제임스 맥스웰]]의 고전전자기학의 완성으로 파동설은 정설로 인정되었다. 그러나 20세기 초에 와서 고전적인 파동설로 설명할 수 없는 현상이 발견되기 시작하였다. [[자외선 파탄]]이 그중 한 예인데, 이에 따르면 열적 평형에 있고 유한한 온도를 가진 고전적 흑체는 무한한 양의 전자기파를 방출하여야 한다. 이 문제를 해결하기 위해, [[막스 플랑크]]는 전자기파가 양자화되었다는 가설을 도입하였다 (1901). 그러나 그는 실제로 빛이 입자로 구성되었다기보다는, 어떤 알 수 없는 현상에 의해 파동의 에너지가 양자화되었다고 해석하였다. [[알베르트 아인슈타인]]은 힐베르트의 가설에서 시작하여, 빛이 실제로 입자로 구성되었다고 가정하면서 [[광전효과]]를 설명할 수 있다는 사실을 보였다 (1905). 이후 [[양자역학]]의 발전과 [[양자전기역학]]의 도입으로, 빛이 양자화되었다는 사실을 이론적으로 설명할 수 있게 되었다.

== 광자에너지 ==
:<math> E = hf ,  f = {{c}\over{\lambda}}</math>
:<math>h=6.626 \times 10^{-34} \ \mathrm{J \cdot s}</math>
:<math>c=2.998 \times 10^{8} \ \mathrm{m / s}</math>
빨간색의 광자에너지는 <math> E = h {{c}\over{\lambda}}</math>
:<math> E = \left(6.626 \times 10^{-34} \ \mathrm{J \cdot s}\right) {{2.998 \times 10^{8} \ \mathrm{m / s}}\over{700 \ \mathrm{nm}}}</math>
:<math> E = \left(6.626 \times 10^{-34} \ \mathrm{J \cdot s}\right) {{2.998 \times 10^{8} \ \mathrm{m / s}}\over{700 \times 10^{-9} \ \mathrm{m}}}</math>
:<math> E = 2.84 \times 10^{-19} \ \mathrm{J}</math>
[[아보가드로 상수]]는
:<math> N_{A} = 6.022 \times 10^{23} \ \mathrm{mol^{-1}}</math>
이다. 따라서 단위[[물질량]]당 광자에너지는
:<math> E_{m} = \left( 2.84 \times 10^{-19} \mathrm{J} \right) \left( 6.022 \times 10^{23} \ \mathrm{mol^{-1}}\right) </math>
:<math> E_{m} = 1.71 \times 10^{5} \ \mathrm{J/mol} </math>
:<math> E_{m} = 171 \ \mathrm{kJ/mol}</math>

== 같이 보기 ==
* [[디랙 방정식]]
* [[도플러 효과]]
* [[에테르 (물리)]]
* [[포논]]
* [[사진술]]
* [[광자학]]
* [[가변광속 이론]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* {{위키공용분류-줄}}
* [https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3568271&cid=58941&categoryId=58960 네이버 캐스트 - 광자는 홍길동]
* [https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3567650&cid=58941&categoryId=58960 네이버 캐스트 - 빛의 이중성]

{{기본입자}}
{{전거 통제}}
{{토막글|양자역학}}

[[분류:광학]]
[[분류:보손]]
[[분류:광자학]]
[[분류:물리학 개념]]
[[분류:게이지 보손]]
[[분류:기본 입자]]
[[분류:스핀이 1인 아원자 입자]]
[[분류:양자 전기역학]]