先人の研究の積み重ねから知る、光学の歴史と役割

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光とは何なのか、長い疑問の答えが見つかる

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光量子仮説へつながる光電効果の発見

理論物理学者であるアルベルト・アインシュタインはとても有名ですが、ある論文で、1921年にノーベル物理学賞を受賞し、光学を大きく前進させています。
この論文では「光電効果」が重要な要素の一つです。
「光電効果」は1839年アレクサンドル・エドモン・ベクレルにより光と電流の関係性が発見されました。
これは電極を電解液に浸し、片側に光を当てると光電流が生じる現象として、光起電力効果が知らされました。
その後、1884年アメリカの発明家チャールズが、半導体性のセレンととても薄い金の膜とを接着したものを使って弱い電流を発生させています。
この発明はセレン光電池としてカメラの露出計につかわれていました。
このころのアインシュタインは5歳、方位磁針をもらい自然の仕組みに興味をもったり、ヴァイオリンを習い始めてたころです。

光を理論的に解明したアインシュタイン

光電効果の研究は進み物理学者ヘルツや、ヴィルヘルム・ハルヴァックスらの発見をへて、物理学者レーナルトのクルックス管を使った研究で解明が進みます。
ですが光電効果は、19世紀の物理学では理論的解明には至りませんでした。
当時は「光は波である」という波動説が主流だったためです。
ところがドイツの物理学者マックス・プランクにより、学説の風向きが変わり始めました。
そして1905年、物理学者のアインシュタインが論文を発表。
マックス・プランクの「エネルギーの量子化」という概念を拡張し、電磁波の構成自体に「量子化」が起こっていると仮定し、光量子仮説を立てました。
この論文で導入した光量子仮説によって、光電効果も説明付けられたのです。
ところで身近な光電効果とは何でしょう。
加工された半導体のもつ光電効果を利用して光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する光電池、つまり新亜光学工業株式会社で生産している太陽電池です。