物理理科生活と物質量子力学・原子物理学

光の分散とは?身近な例を交えて原理・現象を理系ライターがわかりやすく解説!

よぉ、桜木建二だ。

「光」とはどのような存在か、難しい質問で答えることは難しいだろう。光は電磁波の一種で、波の性質を持つと同時に光子と呼ばれる粒子の性質を持っているぞ。
そして、波としての光の特徴に「光の分散」がある。光の分散が起きることで発生する自然現象もあるぞ。

今回は光の分散とはどのような現象なのか、そして生活の中で光の分散を見ることができる現象を物理に詳しいライターリックと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

ライター/リック

大学院を修了するまで、研究に明け暮れた理系ライター。目の前で起きた現象を深掘りすることが大好きで、化学や物理など幅広く勉強している。現在は化学メーカーで技術職として働きながら、化学や物理の楽しさを発信していく。

光の正体とは

image by iStockphoto

光の正体は何なのか、これはずっと科学者を悩ませていた問題でした。現代では、量子力学という新しい学問を通して光の正体はこうらしいと、ある程度分かってきています。

しかし、量子力学がまだ確立されていない時代、光は「粒子なのか」それとも「波なのか」問題に多くの科学者が頭を悩ませ、大激論を繰り広げていたんです。光の正体に迫った歴史はここでは割愛しますが、興味のある方はぜひ調べてみてください。

光は粒子なのか波なのか

光は「粒子なのか」「波なのか」…17世紀~19世紀にかけて、物理学最大の謎のひとつでした。多くの科学者がこの謎に挑み、様々な実験を通して光の正体を突き止めようとしていました。

現代の学問には新しく量子力学という分野が加わり、光は「波の性質と粒子の性質を併せ持つ」と理解されています。

量子力学という学問が育つまでは光は波動だという説が強かったのですが、光は波だと結論付けると、説明できない現象もありました。

光は波と粒子の二面性を持つと提唱し、量子力学の基礎を作ったのが、アインシュタインです。

粒子が波動性を持つという研究は、ド・ブロイという人物(フランスの理論物理学者)によって深められ、「光子以外の粒子も光速に近い速度で移動した場合、波としての性質が出てくる」ことが証明されました。

つまり、電子や陽子、中性子なども粒子性と波動性を併せ持っているんです。量子力学は原子や分子の正体に迫るためにも重要な学問で、現代化学・現代物理学を支えている学問でもあります。

光の性質と波動性とは?

光は粒子性と波動性を併せ持つ。つまり「波でもあり」「粒子でもある」と解説しました。波でもあり粒子でもあるってどうゆうこと?と思いますよね…。量子力学は現代物理学にとって重要な学問ですが、非常に難しい学問ですので、興味があったら少しずつ理解していってください。

ここから紹介していくのは、「波動性」に着目した光の性質です。光は波だという説が有力になるほど、光には波としての性質も強くあります。

波の性質とは

波の性質とは

image by Study-Z編集部

光は波動性を持つので、波の性質を持っています。波は波形を持ち媒質を進んでいくんです。そして波には特有の現象が4つあります。

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