E-BOMBERのアホアホブログ

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わしの電子工学用語集(67)

電子工学は、素粒子(主に電子)のエネルギー粒子としての性質を利用することで発展したけども、江崎玲於奈らがトンネルダイオードを開発した辺りからこっち、波動としての性質をも利用するようなった。物質を数十ナノメートルと電子のド・ブロイ波長と同程度のサイズに加工すると、電子の波動的性質が無視でけんようなって、これを積極的に用いた量子効果デバイスが開発されるようなった。量子効果デバイスで最も普及してんのは、CDやDVDのピックアップ用レーザに利用されてる、量子井戸レーザら辺りか。
 
アインシュタイン‐ド・ブロイの関係式
 
Einstein-de Broglie formula
 
素粒子物理学で、エネルギー粒子と波動の間の関係を示す公式。素粒子のエネルギーを E 、素粒子の運動を波動と見たときの振動数をν、その波長をλとしたとき、E  = hν ( h はプランク定数)の関係が成り立つ。また、素粒子の運動量の大きさを p としたとき、p = h/λの関係が成り立つ(ド・ブロイの関係式)。これらの式の左辺は素粒子の粒子性を、右辺は同じく波動性を表し、一般に素粒子を含めて粒子には粒子と波動の二重性があることを示すものとなっている。
 
〔補説〕1900年にプランク古典力学で説明不能な輻射現象を説明するために、エネルギー量子εの概念を導入し、ε = hνの放射公式を示したことに端を発する。5年後にアインシュタインは光量子仮説を立て、輻射に伴うエネルギーの変化量はある一定量の整数倍であるとし、プランクの放射量子理論の基礎づけを行うとともに、この仮説によって光電効果やストークスの法則の説明に成功した。アインシュタインは1917年に、光量子(光子)の運動量が hν/cとなることを示し、それに加えド・ブロイによるド・ブロイ波長の導入とp = h/λの定式化により、アインシュタイン‐ド・ブロイの関係式が完成した。
 
その後確立した量子論によれば、粒子の波動は平面波であり、そのエネルギー固有値 E = ℏω(ℏはディラック定数で、ℏ = h/2π)であり、これは hνに等しい。
 
(本文ここまで)
 
大学の光エレクトロニクスの試験問題では、励起された半導体から放出されるルミネセンス光の波長をバンドギャップエネルギーから求めるためにこの式を使うんやったな。修士研究のときのルミネセンス測定では、横軸はフォトンエネルギーやったな。波長や周波数はこの式つこたらエネルギー値から自明やったからな。