빛의 파동-입자 이중성(wave-particle duality)

빛의 파동-입자 이중성(wave-particle duality)

고전역학은 일상생활에서 일어나는 현상들을 매우 정확하게 설명하고 예측할 수 있습니다. 하지만 매우 빠른 속도를 다룰 때와 극히 미세한 크기를 다룰 때는 맞지 않게 됩니다. 현재는 매우 빠른 속도를 다룰 때는 상대성이론을 사용하고, 극히 작은 것을 다룰 때는 양자역학을 사용합니다.

 

과학 역사에서 빛이 입자인지 파동인지에 대한 논란이 많았습니다. 빛이 두 가지 성질을 모두 지닌다는 사실이 실험으로 증명되었고,  이후 빛 뿐만 아니라 다른 모든 물질도 입자와 파동의 성질을 둘 다 지닌다는 사실이 발견되었습니다. 양자역학에서 모든 물질이 입자와 파동의 성질을 동시에 지니는 성질을 파동-입자 이중성(wave-particle duality)이라고 합니다.

 

고전역학에서는 파동과 입자가 매우 다른 성질을 지니지만, 양자역학에서는 파동과 입자가 하나의 개념으로 통합됩니다. 그러므로 빛을 설명할 때도 양자역학으로 설명하면 논란이 없습니다. 하지만, 양자역학은 이해하기 어렵습니다. 그래서, 파동의 성질이 필요할 때는 파동인 것처럼 다루고, 입자의 성질이 필요할 때는 입자인 것처럼 다룹니다. 이해하기 쉬우니까요.

 

식물 재배와 관련하여 파동으로서의 빛을 다루는 예

식물이 흡수하는 빛의 색깔: "빛과 식물"

빛의 연색성: "식물생장용 LED의 추세"

 

입자로서의 빛을 다루는 예

광합성 광자속밀도: "빛과 식물"