옆으로 퍼지면서 흐려지는 모양이다. 이것은 빛의 입자설로도, 파동설로도 모두 설명할 수 있다 2 이중 슬릿 이중 슬릿 ( 판에 얇고 긴 구멍이 두 개 있는 구조 ) 에 빛을 쏘아보낸다. 일반적인 생각으로는 두 개의 슬릿에 빛을 통과시킨다면 스크린에는 두 개의 단일 슬릿패턴이 합쳐진 모양이 관측될 것으로 예상된다. 하지만 실험 결과 스크린에 나타난 모양은 예상 ( 단일 슬릿 실험시 관측된 패턴의 합 ) 보다 더 넓을 뿐 아니라 밝은 부분과 어두운 부분이 번갈아서 나온다. 이는 빛을 입자로 생각하면 설명이 까다로웠으나, 빛을 파동으로 보고 그에 따라 간섭무늬를 나타낸다고 할 때에는 쉽게 설명이 되었다. 즉 밝은 부분은 보강간섭을, 어두운 부분은 상쇄간섭을 한다고 생각하면 간단히 설명이 되었다. 이중 슬릿에 아주 약한 빛을 쏘아 보낸다. 그러면 스크린에는 빛의 위치가 점과 같이 하나씩 표시가 된다. ( 빛의 입자성을 보여주는 듯 함 ) 이 과정을 계속하면 처음에는 스크린에 점으로 관찰되다가 오랜 시간이 지나면 전체 형태가 파동의 간섭무늬와 같아진다. 이 현상을 설명하기 위해 사람들은 빛이 스스로와 간섭을 한다는 이상한 결론을 내렸다. [ 3
##되었다. 위의'역사'부분에서도 언급하였듯 고대의 데모크리토스, 아리스토텔레스부터 르네 데카르트, 아이작 뉴턴, 크리스티안 하위헌스, 토머스 영, 제임스 클러크 맥스웰, 하인리히 루돌프 헤르츠, 알베르트 아인슈타인에 이르기까지 많은 과학자들이 빛의 정체에 대해 논쟁하였고, 현재는 빛이 입자적 성질과 파동적 성질을 모두 가지고 있다고 설명한다. 아인슈타인은 광자의 에너지가 광자의 진동수에 비례함을 보였다. 즉, 입자적 성질을 가진 광자가 파동이 가지는 성질인 진동수를 동시에 표현하였다. 이중 슬릿 실험 [ 편집 ] 이 부분의 본문은 이중 슬릿 실험입니다. 단일 슬릿 실험 결과와 이중 슬릿 실험 결과 이중 슬릿 실험은 토머스 영이 한 실험으로 빛의 간섭무늬를 관찰하여 빛의 파동설을 강력하게 뒷받침한 실험이다. 이후 이 실험은 빛 뿐 아니라 일반적인 물질 ( 전자 등 ) 들로도 행해졌다. 실험에 대해 간단히 설명하겠다. 이중 슬릿 실험 1 단일 슬릿 단일 슬릿 ( 하나의 구멍이 있는 판 ) 에 빛을 쏘아보낸다. 스크린에 관찰된 무늬는 가운데는 밝고 점차 옆으로 퍼지면서 흐려지는 모양이다. 이것은 빛의 입자설로도, 파동설로도 모두 설명할 수 있다 2
##pha'= Delta s / a } 그리고 큰 삼각형을 주목하자. 슬릿에서 스크린까지의 거리를 d로 두고, 스크린에서 제일 밝게 나타난 부분으로부터 그 다음 밝은 무늬까지의 거리를 x로 두면 그들의 관계는 다음과 같이 나타낼 수 있을 것이다. tan alpha = x / d { displaystyle tan alpha = x / d } 그런데 alpha { displaystyle alpha } 가 작을 경우 tan alpha { displaystyle tan alpha } 와 sin alpha { displaystyle sin alpha } 는 거의 같다고 근사시킬 수 있다. sin alpha tan alpha { displaystyle sin alpha approx tan alpha } 또한 d가 x에 비해 많이 클 경우, sin alpha { displaystyle sin alpha } 와 sin alpha { displaystyle sin alpha'} 는 거의 비슷하다. sin alpha sin alpha { displaystyle sin alpha'appro
물리학자인 드 브로이가 발표한 논문에서 나오는 것으로, 이 논문의 주 내용은 모든 물질은 파동성과 입자성을 동시에 가지며, 그 파장은 입자의 운동량에 반비례하고 진동수는 입자의 운동에너지에 비례한다는 것이다. [ 4 ] 물질파 파장은 다음과 같이 나타내진다. = h m v { displaystyle lambda = { frac { h } { mv } } } 여기서 { displaystyle lambda } 는 물질파의 파장, h { displaystyle h } 는 플랑크 상수, m { displaystyle m } 은 입자의 질량, v { displaystyle v } 는 입자의 속력이다. 이 식은 이후 데이비슨 - 저머 실험에 의해 증명되었다. 거시적인 세계에서 일상적인 물체의 물질파를 확인하기 힘든 이유는 플랑크 상수가 매우 작은데 비해 운동량이 크기 때문이다. 즉 그 파장이 매우 작고, 그 파장은 현재 우리가 관측할 수 없을 정도로 작기 때문이다. 하지만 원자 이하의 세계를 다루는 경우 ( 양자역학 ) 에는 운동량이 매우 작기 때문에 파장이 쉽게 관측할 수 있을 정도로 크다. 그래서 물질의 이중성이 원자이하의 세계에서 더
에너지를 가진 빛 알갱이들을 많이 비춰주면 당연히 많은 전자들이 크고 동일한 운동 에너지를 가지고 방출될것이다. 아인슈타인의 광전효과를 간단히 정리하자면, 빛은 광자라는 알갱이로 이루어져있으며, 이 광자 하나하나가 가지는 에너지가 클수록 충돌하여 빠져나오는 전자의 에너지가 크다는 것이다. 물질의 이중성 [ 편집 ] 일반적으로 모든 물질은 입자성과 파동성을 동시에 가지고 있다. 다만 파동으로 생각했던 빛이 입자라는 사실이 먼저 밝혀진 것이다. 입자라고 생각한 전자가 파동임을 보인 것은 프랑스의 루이 드 브로이이다. 그는 1924년, 모든 물질은 파동의 성질을 가지고 있다고 주장하고 물질마다의 파동을'물질파'라고 주장하였다. 1927년에 미국의 데이비슨이 실험적으로 전자에 파동적 성질이 있다는 것을 증명하였다. 모든 물질에 파동성이 있지만 그것을 확인하기 힘든 이유는 파장이 매우 짧기 때문이다. 정확한 계산은 밑의'드 브로이 물질파'설명을 참고하도록 한다. 물질파 [ 편집 ] 이 부분의 본문은 물질파입니다. 물질파란 물질마다 가진 파장을 의미한다. 이는 이론 물리학자인 드 브로이가 발표한 논문에서 나오는 것으로, 이 논문의 주 내용은 모든 물질은 파동성과 입자성을
##을 위해 새로 만들어낸 것이 아니라 양자역학의 통계적 해석으로부터 얻어진 결과이다. [ 8 ] 이 오차보다 줄어들 수 없는 이유에 대한 한가지 견해는'관측'을 할 때 관측대상에게 아무런 영향을 주지 않는 것이 불가능하기 때문이다. 예를 들자면, 전자기파로 어떤 대상을 관측할 때 위치를 정확하게 알아내기 위해 짧은 파장을 이용하게되는데 파장이 짧아질수록 전자기파의 에너지가 커지기 때문에 전자기파의 운동량은 점점 더 불확실해지고 그 측정값의 오차가 점점 더 커지게 된다. 따라서 위치와 운동량의 측정값 곱은 어느 한계치보다 작아질 수 없다 코펜하겐 해석은 여러 과학자들의 비판을 받아왔다. 그 중 한가지 이유는 우리가'관측'을 하는 행위가 너무 중요해서 그로 인해 세상이 결정된다는 것은 너무 말도 안되는 이야기라고 생각되었기 때문이다. 아인슈타인은'누군가 달을 보고 있을때만 달이 존재하는가 그렇지 않을 것이다'라며 끝까지 이 해석을 받아들이지 못하고, 여러 사고실험, 특히'EPR 역설'로 이 해석에 반기를 들었다. 하지만 이후'벨의 부등식'과 그 부등식의 실험적 검증으로 인해 아인슈타인이 틀렸고 양자
##하지 않고 양자역학을 이해하려고 시도한다는 것이다. 이 해석을 간단히 정리하자면, 물리적인 대상에는 확률이 존재하지 않고 인식에만 확률이 존재한다는 것이다. 그리고 측정하는 순간 세계가 늘어나는 것이 아니라 불연속적으로 새로 시작한다고 보는 것이다. 이처럼 양자역학은 뉴턴 이후부터 이제까지 물리학자들이 가진 결정론적 사고 - 물리법칙으로 모든 미래를 예측할 수 있다 - 가 맞는 것인지에 대해 다시 한번 생각하게끔 만들어주었다. 양자역학의 여러 논쟁들과 해석들은 매우 철학적이다. 하지만 과학계에서는 철학적인 논의는 뒤로 하고, 일단 이론을 적용하여 계산하였을 때 많은 현상들을 예측할 수 있었기 때문에 일단 양자역학을 받아들이고 그 활용에 더 집중하고 있다. 각주 [ 편집 ] ↑, 《 철학적 사고로 배우는 과학의 원리 》 ↑ 이은경 ( 2000년 10월 ). " 빛과 물질의 이중성 ". 《 과학동아 》. 더 이상 지원되지 않는 변수를 사용함 ( 도움말 ) ↑ Brian Greene, The Elegant Universe, p. 110 ↑ 물질파 ↑ 코펜하겐 해석 ↑ ↑ 상호보완성 ↑ 불확정성 원리 같이 보기 [ 편집 ] 광전효과 이중 슬릿
여러가지 접근이 시도되었다. 그리고 그것을 조금 더 확장하여 이중 슬릿 실험에서 뿐 아니라 고전 역학으로 쉽게 설명되지 않는 여러 현상들이 어떠한 물리적인 의미를 가지게 되느냐에 대해서도 논의하게 되었고, 그로 인해'양자역학'과 여러 해석들이 탄생되었다. 여기서 몇가지 해석들을 간단히 소개하도록 하겠다. 코펜하겐 해석 [ 편집 ] 이 부분의 본문은 코펜하겐 해석입니다. 코펜하겐 해석은 보어 ( Niels Henrik David Bohr ), 하이젠베르크 ( Werner Karl Heisenberg ) 등 당대 유명한 물리학자들이 함께 만든 것으로서 양자역학에서 가장 널리 받아들여지고 있는 정통해석이다. [ 5 ] 코펜하겐 해석의 관점에서는,'관측'이 중요시 여겨진다. 즉, 관측하기 전에는 여러가지 상태가 중첩되어 존재한다. 코펜하겐 해석은 이를 확률을 의미하는 파동함수 ( 슈뢰딩거 방정식 ) 로 나타낼 수 있다고 한다. ( 좀 더 자세히 말하자면, 슈뢰딩거 방정식의 파동 함수의 제곱이 확률밀도에 비례한다고 본다. ) 하지만 관측하는 그 순간 상태는 더 이상 확률이 아닌 특정한 한가지로 정해지게 된다고 주장한다. 즉, 하나의 상태는 객관적인 사실로 존재하는 것이 아니라 관측자와의
↑ 물질파 ↑ 코펜하겐 해석 ↑ ↑ 상호보완성 ↑ 불확정성 원리 같이 보기 [ 편집 ] 광전효과 이중 슬릿 실험 양자역학 물질파 참고 자료 [ 편집 ] 곽영직, ( 곽영직 교수의 물리 5부작 ) 빛 물리학, 동녘, 2008, 철학적 사고로 배우는 과학의 원리, G brain, 2008 다케우치 가오루, ( 한권으로 충분한 ) 양자론 : 불확정성의 원리에서'무한대 해'의 난제까지, 전나무숲, 2010 외부 링크 [ 편집 ] 네이버캐스트 - 물질파 네이버캐스트 - 코펜하겐 해석 네이버캐스트 - 양자역학 네이버캐스트 - 양자 세계의 해석 네이버캐스트 - 빛의 이중성 네이버캐스트 - 물질파 원본 주소 " " 분류 : 초기 양자역학쌍대성이론숨은 분류 : 인용 오류 - 오래된 변수를 사용함영어 표기를 포함한 문서아랍어 표기를 포함한 문서프랑스어 표기를 포함한 문서독일어 표기를 포함한 문서 둘러보기 메뉴 개인 도구 로그인하지 않음토론기여계정 만들기로그인 이름공간 문서토론 변수 보기 읽기편집역사 보기 더 보기 검색 둘러보기 대문사용자 모임요즘 화제최근 문서 보기임의 문서로도움말기부 도구 여기를 가리키는 문서가리키는 글의 최근 올리기특수 문서 목록
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파동-입자 이중성(波動粒子二重性, wave-particle duality)은 양자역학에서 모든 물질이 입자와 파동의 성질을 동시에 지니는 성질이다. 고전역학에서는 파동과 입자가 매우 다른 성질을 지니지만, 양자역학에서는 두 개념을 하나의 개념으로 통합한다. 역사적으로 파동-입자 이중성은 빛이 과연 입자인지, 아니면 파동인지에 대한 논란으로부터 비롯되었다. 빛이 두 가지 성질을 모두 지닌다는 사실이 실험을 통해 증명되었고, 이후 빛 뿐만이 아니라 다른 모든 물질도 입자와 파동의 성질을 둘 다 지닌다는 사실이 발견되었다.