光電効果とコンプトン散乱について

質問

光電効果とコンプトン散乱の実験により、光の粒子性がわかるように結論する理由ってなんなんですか？？
物理初心者なのでよくわからなくて悩んでます。
よろしくお願いします。

回答No.1

BookerL · ベストアンサー

光電効果では、当てる光の強度を弱くすると、飛び出してくる電子の数が減るが、ひとつひとつの電子の持っているエネルギーは変わりません。弱い光で飛び出す電子が強い光の時と同じエネルギーを持つと言うことは、光がある量のエネルギーを持った固まりからできていると考えなくてはなりません。
　光が普通の波だとすると、弱い光はエネルギーの小さい波であり、波のエネルギーが小さいと言うことは振幅が小さいことになります。振幅の小さい波からエネルギーを受け取る電子は、小さいエネルギーを持つことになるはずですが、実際にはそうはならない、ということです。

　コンプトン効果では、電子に当たった光のうち、あるものは振動数が変わって反射されます。普通の波の反射では振動数は変わりませんから、光は普通の波ではないことになります。
　この現象を説明するには、光は振動数に応じたエネルギーを持つ粒子であると考える必要があります。このようなエネルギーを持つ粒子と電子が、二つのビー玉がぶつかるのと同じようにぶつかったとして計算してやると、衝突後のエネルギーがうまく説明できます。