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빛의 이중성

농담학회 전서
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입자성파동성을 모두 지닌다. 이를 빛의 이중성(wave-particle duality)이라 한다. 둘 중 어떠한 속성을 측정할 것인지에 따라 오직 한 가지 속성만이 관찰된다.

빛이 입자성을 띠는 것을 확인하려면, 광전효과를 관찰하면 된다. 광전효과는 에너지를 가진 입자, 즉 광자가 금속 판에 부딪혀 문턱값을 넘긴 전자가 자유 전자로 풀려나는 현상이다. 만약 빛이 파동이라면, 문턱값을 넘기지 못해도 자유 전자가 나와야 하지만 광자의 에너지가 양자화 되어 있어 그러한 현상은 일어나지 않는다.

빛이 파동성을 띠는 것을 확인하려면, 이중 슬릿 실험을 실시하면 된다. 이중 슬릿을 통과한 입자는 서로 간섭하여 감광판에 회절 무늬를 나타낸다. 빛이 입자라면 이와 같은 회절 무늬는 생겨나지 않는다.

빛이 입자이냐 파동이냐의 문제는 의외로 역사가 긴 논쟁인데, 아이작 뉴턴로버트 훅이 이 문제로 병림픽을 벌인 예도 있다. 뉴턴과 훅 이후 한동안 과학계에서 빛의 특이한 성질을 둘러싼 논란이 많았으나, 현대에는 빛이 두 가지 성질을 모두 띤다고 규정한다.