光子の統計性とは? わかりやすく解説

光子の統計性

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/02/08 04:20 UTC 版)

プランクの法則」の記事における「光子の統計性」の解説

光子気体」も参照 現代的な観点からは、輻射場を熱平衡状態ある光子(光量子)の集団として扱い、その量子論的な統計性を考慮することでプランクの公式導かれる光子スピンが1の質量のないボーズ粒子であり、ボーズ統計に従う。ボーズ統計では同種粒子区別できず、任意個の粒子が同じエネルギー状態をとることができる。また、その分布はボーズ=アインシュタイン分布与えられる光子粒子数は原子からの放出吸収保存されず、光子化学ポテンシャルゼロとするボーズ=アインシュタイン分布適用することでプランクの公式導かれるボーズ統計導入ボーズ統計からのプランクの公式導出インド物理学者サティエンドラ・ボースによって、与えられた。1924年ボースアルベルト・アインシュタイン手紙ともに論文原稿送りドイツ語への翻訳出版依頼したボースはこの論文で、光子の1粒子相空間体積 h3 のセル分割し、各セルの中で光子取りうる状態数数え上げ、光子の統計性から黒体輻射におけるプランクの公式導けることを示した。この議論の中で同種粒子識別できず、同じ状態を任意個の粒子占められるという性質、すなわち、ボーズ統計導入された。アインシュタインはこの論文重要性認めボース単著論文として、ドイツ学術誌 Zeitschrift für Physik出版したアインシュタイン自身もこの結果触発され、この統計性を粒子数が保存される単原子理想気体拡張し、より一般的な形でのボーズ=アインシュタイン分布導いた

※この「光子の統計性」の解説は、「プランクの法則」の解説の一部です。
「光子の統計性」を含む「プランクの法則」の記事については、「プランクの法則」の概要を参照ください。

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