광자 [photon, 光子]

소립자의 하나로 전자와 같이 빛을 양자화한 입자. ‘빛’이라는 뜻의 그리스어 phOs 또는 phOtos에서 유래. 광양자(光量子 light quantum)라고도 함. 기호는 그리스 문자 기호이다.

빛의 에너지와 운동량을 가진 광자를 ‘포톤’이라고 명명한 것은 G. N. 루이스(1926년)가 처음이다. 빛을 입자로 이해할 때 광속으로 이동하는 빛의 입자를 광자라 한다. 많은 에너지를 가진 감마선과 X선부터 가시광선을 거쳐 적외선과 라디오파에 이르기까지 모든 에너지 상태에 걸쳐 존재한다. 광자의 개념은 1905년 아인슈타인이 광전효과를 설명하기 위해 도입했는데, 그는 빛이 전파되는 동안 불연속적인 에너지 다발이 존재한다는 광양자설(光量子說)을 제안했다. 광자 한 개의 에너지는 플랑크 상수(h)에 빛의 진동수(v)를 곱한 값, 즉 hv이고, 운동량은 hv/c(c는 광속)이다. 모든 광자는 광속으로 움직이며, 원자 구성입자 범주에서 생각할 때 광자는 전하(電荷)와 정지질량을 갖지 않는 전자기장의 운반자로 취급된다.

자유전자에 의한 광자의 콤프턴 산란

자유전자에 의한 광자의 콤프턴 산란