1. 빛의 속성과 가설
01. 입자설
빛이 직진 운동을 한다는 것에서부터 기인한 가설이 뉴턴의 입자설이다. 그는 빛은 알갱이의 흐름인 광선이고, 백색광은 모든 독립적인 색깔을 갖는 빛 알갱이들의 혼합물이라고 보았는데, 그의 이론에서 가장주목하여야 할 점은 빛의 굴절률이 큰 매질로 들어갈때 생기는 현상이라는 점이다.
인간의 눈이 빛을 보게 되는 것은 마치 수면위에 돌을 던졌을때 발생하는 수면파처럼 빛 알갱이가 우리의 망막을 퉁겨주어 진동을 유도하고 이 진동이 신경계를 따라 진행하여 보게 되는 것이며, 각 색을 나타내는 빛 알갱이는 퉁겨주는 물질 (매질 : 에테르)에 빛이 닿게 되면 각기 특정한 진동(Characteristic Vibration)을 발진 시킨다고 본 학설이다.
02. 파동설
호이겐스에 의하여 대표되는 가설로 뉴턴과 달리 복굴절 현상또한 편광의 개념을 가지고 설명하였다. 이 이론은 빛이 물겨파처럼 한 파면 (Wavefront)에서 다른 파면으로 전파될때, 원 파면의 각 지점에서 구면파가 발생되고 그 구면파가 중첩이 되어 모인것이 다른 파면이 된다는 가설로부터 시작한다.
소리나 물결파 등의 파동에서 알수 있듯이 파동은 그 매개 물질이 있어야 전달이 가능하며, 빛을 전달해주는 매개 물질을 에테르라 한다. 호이겐스는 입자의 크기가 매우 단단하고, 작은 알갱이를 에테르라고 보았다. 따라서 파동이 전달 될때 하나의 에테르 알갱이가 진동을 하면 그 주위의 에테르 알갱이가 영향을 받으면서 구면파까지 퍼져 나간다고 보았다.
03. 양자설
빛의 본성이 파동이다. 입자다 하는 긴 논란은 1905년 아인슈타인의 의해서 종식되었다. 아인슈타인은 빛을 입자로보고 간섭이나 회절 현상을 일으키는 파동의 성격과 충돌을 일으키는 입자의 성격을 동시에 갖고 있는 광전효과를 정확하게 설명했다. 1800년대 후반 맥스웰이 완성한 전자기 이론은 빛의 실체가 파동이라는 것을 의심할 여지가 없었다. 그러나 금속에 빛을 비추었을때 전자가 튀어나오는 것을 면밀하게 분석해 본 물리학자들은 멕스웰의 전자기 파동으로는 이 현상을 설명할 수 없다는 것을 알게 되었고, 이후 아인슈타인이 광자의 물리성질을 제안하기에 이르렀다. 결국 빛은 진동수에 비례하는 에너지를 가지고 있는 하나의 알갱이인 것이며, 이것을 양자 (Quanta)라고 한다.
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