アインシュタインの「光量子仮説」を一旦脇に置いといて
まずは当時謎とされていた「光電効果」という現象を当時の目線で見ていくことに。
無知な私に「量子論」の世界を優しく説いてくれる一冊
⇓
では、まず「当時、謎とされていた」という『光電効果』現象について
当時わかっていたところまでをザックリ見ていきましょう。
どんなカカワリ・法則によって起きているのか？自分の頭で考えながらGO!
まずはその発見からスタート☆
【1888年】
”紫外線や青い光などの波長の短い電磁波を金属の表面に当てると、金属表面から電子が飛び出してくる”現象が発見された。
※ここで金属内部で何が起きているのかをイメージしよう～なぜ、電子は飛び出して来たのか？
⇓
【20世紀初め頃】
この頃までに この現象について実験・研究により「わかったこと」
①あてる電磁波の”波長が短いほど”＝飛び出す電子のエネルギーが大きい
（⇒電子が勢いよく飛び出してくる）
②電磁波の”波長が長くなると”＝飛び出す電子のエネルギーが小さくなり、
やがて電子が飛びださなくなる
ポイント：電磁波の波長が短い＝振動数・大⇔波長が長い＝振動数・小
③あてる電磁波の振幅を変えても飛び出す電子のエネルギーには影響を与えない、だが振幅が大きくなると飛び出す電子の数（個数）が増える
ここまでの情報から、あなたは「この現象の仕組み」をどう説明しますか？
ここで、当時どの点で「謎」だと思われていたか？を見ておきましょう。
⇓
当時、「光は電磁波の一種で、”波”である」という説が有力とされ「光＝波」と見られていましたよね。
しかし、「光＝波」と考えると 上記における実験・研究結果は非常に不可解なのだそうです。どう不可解なのか？自分でも考えつつ、先へ。
【光＝波とすると、不可解な点】
- 光の波長は「色」を決めるモノだったはず…
- あてる光の波長によって飛び出す電子のエネルギーが変わるということは、電子を飛びださせた光の持つエネルギーが変化したということ
- 波の波長とエネルギーの間には何の関係も無いはずなのに何故?? 波のエネルギーに関係があるのは波長ではなく”波の振幅”であるはず、なのに…③の発見では”光の波の振幅はエネルギーと関係がない”ということになる
これらの不可解な点をあなたは解決する説明思いつきましたか？
私はこの時、「光について」別の点が非常に気になりはじめておりました。
「光の強さ≠光の明るさ」だとしたら
- 光の強さを決めるモノは何？
- 光の明るさを決めるモノは何？
どっちもエネルギー量じゃないのか？
エネルギーの形状（状態）が違うのか？
60ｗの電球より100wの電球のが明るい、そして電気を喰うってのはわかっているつもりなんだけど。
調べてみると
- 光の強さ＝時間当たりのエネルギー量（W)
- 光の明るさ＝人の知覚に基づく指標で「光度」と「照度」で示される
- 光の明るさ＝光の強さ×比視感度 という関係にある
光度は光源の明るさを示し「カンデラ」で、照度はその照らされた場・室の明るさを「ルクス」で示してるそうです。
う～ん、光の波長（振動数）と振幅は何に影響しえるんや？
- 光の強さ・明るさは光の振幅に比例し、
- 光の持つエネルギーの大きさは振動数（波長）に比例する
ということが語られてたんやが、そうなの?? なんかねじれてない??
振動数が大きくなりすぎると可視光範囲を超えた電磁波「～線」になって
紫外線以降の電磁波は光以上のエネルギーを持ってる、でOK(?-?)
とりあえず、先へ進む。
アインシュタインの考察を覗いていこう。
（つづく）
