19世紀後半に発見された 光電効果 では、 「光は波である」 と考えると説明できない実験結果が得られました。そこで、光は波であるだけでなく、 粒の流れである ーーと仮説を発表したのが アインシュタイン です。

アインシュタインは1905年に発表した光量子仮説で、光の粒1個1個を 光子(光量子) と呼びました。

アインシュタインは光子1個1個に注目した時、その 光子1個が持つエネルギーE[J] を 振動数ν[Hz]、比例定数h を用いて下のように定義しました。

つまり、 光子1個のエネルギーE[J]は、振動数ν[Hz]に比例する ということです。これを アインシュタインの光量子仮説 と言います。比例定数hは プランク定数 といい、h=6.6×10⁻³⁴という値です。プランク定数の単位は式から考えると[J/Hz]ですが、振動数[Hz]は周期[s]の逆数であることを用いて [J・s] と表します。

光子の持つエネルギーを E=hν と定義すると、光電効果の3つの実験結果を上手く説明することができます。その説明は、この第5章の授業で1つ1つ解説していきましょう。