빛은 입자일까요? 아니면 파동일까요?

Question

양자역학과 고전역학에서 빛의 이중성이 궁금해요. 빛은 직진성이 있으면서도 반사도 되고 굴절도 되잖아요. 그럼 빛이 통과 하는 매질에 따라서 달라지는걸까요?

Answer 1

안녕하세요.

빛의 본질을 둘러싼 이중성은 양자역학적 관점과 고전역학적 관점에서 모두 탐구되어 왔습니다. 고전적으로, 빛은 파동으로 간주되어 굴절, 반사, 간섭과 같은 현상을 설명하는 데 사용되었습니다. 빛이 다른 매질로 진입할 때 속도의 변화는 굴절률이라는 매질의 특성에 의존하며, 이 굴절률은 빛이 해당 매질을 통과할 때 경험하는 속도 변화를 측정합니다.
양자역학에서는 빛이 광자(photon)라는 입자의 형태로 존재한다고 설명합니다. 광자는 에너지와 운동량을 가진 불연속적인 패킷으로, 광전 효과와 같은 현상을 통해 그 입자성이 드러납니다. 이 효과는 빛이 금속에 충돌할 때 전자가 방출되는 현상을 설명하며, 이는 빛의 에너지가 특정 주파수 이상일 때만 발생한다는 사실로부터 빛의 입자성 성질을 강조합니다.
빛이 특정 매질을 통과할 때, 그 성질이 어떻게 변하는지는 매질의 광학적 특성에 의해 결정됩니다. 이러한 광학적 특성은 매질의 굴절률에 따라 다르며, 이는 매질이 빛을 얼마나 감속시키는지를 나타내는 지표입니다. 빛이 매질을 통과할 때, 파동적 성질은 굴절과 같은 현상을 통해 나타나고, 입자적 성질은 광자가 매질의 원자들과 상호작용하여 흡수 및 재방출되는 과정을 통해 나타납니다.