光子の運動量

概要

これまで学んできたように、光は電磁波、つまり波動であると考えられていた。しかし、光電効果やコンプトン効果のように、光を波動と考えると説明できない現象が観測され始めた。そこで、アインシュタインは、光は粒子の流れであるという仮説を提唱し、その粒子を光子（光量子）と名付けた。この仮説をアインシュタインの光量子仮説と呼ぶ。

また、振動数 , 波長 の光子 つは次の式で表されるエネルギーと運動量をもつとした。

ただし、 は光速、 はプランク定数と呼ばれる定数、運動量の向きは光の進む向きである。

式の形から、振動数が高い光ほどエネルギーと運動量が高いということがわかる。つまり赤より緑、緑より青の光の方がエネルギーや運動量は高いということになる。

注意したいのは、光は粒子と波動の両方の性質を持つということである。光が粒子の性質を持つことがわかったからといって、光は波動ではないということにはならない。直感的には受け入れられない事実だが、まずはそういうものだと思って受け入れておこう。