プランク定数
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1670年から1900年の間に科学者が光の性質を議論した。 一部の科学者は、光は何百万もの小さな粒子で構成されていると信じていました。 他の科学者は、光が波であると信じていました。
光：波や粒子？Edit
1678年、Christiaan Huygensは”光に関する論文”Traité de la lumiere（”光に関する論文”）という本を書いた。 彼は光が波で構成されていると信じていました。 彼は、二つのビームからの光がそれぞれ跳ね返らないので、光は粒子で構成することができないと言いましたother.In 1672年、アイザック-ニュートンが”Opticks”という本を書いた。 彼は光が赤、黄色、青の粒子で構成されていると信じていました。 ニュートンはこれを彼の”two prism experiment”によって説明した。 最初のプリズムは、異なる色にライトアップを分割しました。 第二のプリズムは、白色光に戻ってこれらの色をマージしました。18世紀、ニュートンの理論が最も注目されました。
1803年、トーマス-ヤングは”二重スリット実験”を記述した。 この実験では、2つの狭いスリットを通過する光がそれ自体に干渉します。 これは、光が波で構成されていることを示すパターンを引き起こします。 19世紀の残りの部分では、光の波理論が最も注目されました。 1860年代、ジェームズ-クラーク-マクスウェルは電磁放射を波として記述する方程式を開発した。
電磁放射の理論は、光、電波、マイクロ波、および他の多くの種類の波を、異なる波長を持つことを除いて同じものとして扱います。
私達が私達の目と見ることができるライトの波長は400そして600nmの間に大体あります。 電波の波長は10mから1500mまで変化し、マイクロ波の波長は約2cmです。 真空中では、すべての電磁波は光の速度で移動します。 電磁波の周波数は次のように与えられます:
λ=c λ{\displaystyle\nu={\frac{c}{\lambda}}}
。
記号はここで定義されています。
黒体ラジエーター編集
すべての暖かいものは、電磁放射である熱放射を放ちます。 地球上のほとんどのものにとって、この放射線は赤外線の範囲にありますが、非常に熱いもの（1000℃以上）は可視光線、つまり光を放ちます。 1800年代後半には、多くの科学者が異なる温度で黒体ラジエーターからの電磁放射の波長を研究しました。
Rayleigh-Jeans LawEdit
Lord Rayleighは1900年にRayleigh-Jeans lawの基礎を最初に出版しました。 この理論は気体の運動論に基づいていた。 サー-ジェームズ-ジーンズは1905年により完全な理論を発表した。 この法則は、異なる温度で黒体ラジエーターによって放出される電磁エネルギーの量と波長を関連づけています。 これを記述する方程式は次のとおりです:
B λ(T)=2c k T λ4{\displaystyle B_{\lambda}(T)={\frac{2ckt}{\lambda^{4}}}}
。
長波長放射については、この式によって予測された結果は、実験室で得られた実用的な結果とよく一致していた。 しかし、短波長（紫外光）の理論と実践の違いは非常に大きく、”紫外大惨事”というニックネームを得ました。
プランクの法則編集
1895年にWienは黒い体からの放射線に関する彼の研究の結果を発表しました。 彼の公式は以下の通りであった:
B λ(T)=2h c2λ5e−h c λ k T{\displaystyle B_{\lambda}(T)={\frac{2hc^{2}}{\lambda^{5}}}e^{-{\frac{hc}{\lambda kT}}}}
。
この式は短波長電磁放射ではうまく機能しましたが、長波長ではうまく機能しませんでした。
1900年にマックス-プランクは彼の研究の結果を発表した。 彼は、放射が小さな量子で構成されていると仮定し、量子が無限に小さくなった場合に何が起こったかを見ることによって、波長で表現された黒体放射の表現を開発しようとしました。 （これは標準的な数学的アプローチです）。 式は次のようになった。
B λ(T)=2h c2λ5 1e h c λ k T−1{\displaystyle B_{\lambda}(T)={\frac{2hc^{2}}{\lambda^{5}}}~{\frac{1}{e^{\frac{hc}{\lambda kT}}-1}}}
。
光の波長が非常に大きくなることが許されれば、Raleigh-JeansとPlanckの関係はほぼ同じであることが示されます。彼はhとkを計算し、
h=6.55×10-27erg·sec.k=1.34×10-16erg·deg-1であることを見出しました。
彼はhとkを計算し、
h=6.55×10-27erg*sec.k=1.34×10-16erg*deg-1 値は、それぞれ6.62606×10-34および1.38065×10-16の現代で受け入れられている値に近い。 プランクの法則は実験データとよく一致したが、その完全な意義は数年後に評価されただけであった。
ライトエディットの量子論
光がしきい値周波数に達すると、光電効果によって電子がずれていることがわかります。 この下では、金属から電子を放出することはできません。 1905年、アルベルト-アインシュタインはこの効果を説明する論文を発表した。 アインシュタインは、光のビームは空間を伝播する波ではなく、むしろエネルギーを持つ離散波パケット（光子）の集合であると提案した。 アインシュタインは、この効果は光子が電子を打つことによるものであると述べた。 これは、光の粒子の性質を実証しました。アインシュタインはまた、長波長の電磁放射には効果がないことを発見した。
アインシュタインは、これは「粒子」が電子を乱すのに十分なエネルギーを持っていなかったからだと言いました。
プランクは、各光子のエネルギーがプランク定数によって光子周波数に関連していることを示唆した。 これは数学的に次のように書くことができます。
E=h λ=h c λ{\displaystyle E=h\nu={\frac{hc}{\lambda}}}
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