前期量子論
前期量子論（ぜんきりょうしろん、Old quantum theory）は古典力学（統計力学）の時代から、ハイゼンベルクの行列力学、シュレーディンガーの波動力学等による本格的な量子力学の構築が始まるまで（1920年代中頃）の、過渡期に現れた量子効果に関しての一連の量子論的理論[1]。
解説 [編集]
- プランクの輻射の理論
前期量子論はプランクによる黒体放射（輻射）の理論（エネルギー量子仮説）により始まった。黒体からの放射は実験的にある波長に極大を持ち、その波長は黒体の温度の増加にともない短波長側にシフトすることが知られていた。この、一見単純な現象を古典力学（統計力学）の枠内で定式化したレイリーやジーンズの扱い（レイリー・ジーンズの法則）に従えば、黒体からの放射強度は短波長になるに従い強くなり波長0の極限では発散する。この理論と実験の矛盾を解消するために、プランクは黒体内の放射場のエネルギーが振動数に比例した特定の値を単位としてしか変化できないという「量子化」という概念を提唱し、振動数とエネルギーを結びつける定数（プランク定数）hを導入した。この仮定に基づいてプランクが導出した式は黒体放射の実験結果と一致した。
- アインシュタインの光量子仮説
プランクに続き、アインシュタインが量子化の概念を光に拡張し、光電効果を説明するために光量子仮説を提唱した。光量子仮説に従えば振動数νの光は電磁波（波動）であると同時にE=ｈνというエネルギーを持つ粒子として振る舞う。この考え方は放射場のエネルギー変化を不連続としたプランクの概念を他の系に拡張するものであり、プランクの理論に味方するものであるにも拘わらずプランク自身は難色を示した。
- ボーアの量子条件、ボーア・ゾンマーフェルトの量子条件
その後、ボーアは角運動量を量子化することにより、原子スペクトルを説明する（非相対論的な）理論を提唱した。 また、ゾンマーフェルトは、ボーアの量子条件をより一般的なものに拡張した。相対論的な拡張にも成功した。
- ド・ブロイの物質波
前期量子論の最後を飾る仕事はド・ブロイによる「物質波」という概念の提唱である。ド・ブロイはアインシュタインの光量子仮説の逆の筋道で思考し、「物質（粒子）にも波動としての性質が伴う」として、物質粒子の波長としての性質を計算して示した。ド・ブロイの物質波の提案はアインシュタインにより評価され、博士論文として認められた。その後、物質波は金属表面の電子線の回折実験により実証された。この考えは、後に発表されたシュレーディンガーの波動力学に通じるものであった。
出典 [編集]
- ^ 佐々木昭夫編著『現代量子力学の基礎』オーム社、1998年、p2
関連項目 [編集]
