キログラムの基準「プランク定数」って何?

当サイトの内容は説明を簡単にするために意図的に正確ではない表現を使うことがあります。また、専門家ではないので単純に間違っている可能性もあります。あくまでイメージをつかむ程度に活用してください。

今回はプランク定数について解説していきます。

電磁波(光)は波ですが、粒子としての性質も持っています。
光の粒子を光子といいます。

光子のエネルギーを考えてみましょう。
波の性質もあるので、その波の振動数があります。
(振動数は周波数と同じです)
振動数というのは、「1秒間に何回揺れるか」でしたね。
この「振動数」が多いほど、光子のエネルギーは高くなります。

光子のエネルギーEは振動数ν(ニュー)に比例します。
比例なのでy=axの式で書けますね。
Eがνに比例するので
E=aν
aは比例定数です。
この比例定数に名前を付けてあげたのがプランク定数です。
プランク定数はhと表記するので
E=hν
となります。

ところで、振動数νと波長λには次のような関係がありますね。
λν=v
vは速さです。
光の速さは光速cなので
λν=c
ν=c/λ
波長λは振動数νと反比例の関係にありますね。

つまり先ほどのエネルギーの式は
E=hν=hc/λ
エネルギーは振動数に比例し、波長に反比例します。
振動数が大きいほど、波長が短いほどエネルギーが高いということです。

プランク定数は比例定数なので、元々は測定値です。
しかし現在では定義定数として
h=6.62607004 × 10-34[m2 kg / s]
と正確に定義されました。

そして、質量の単位「キログラム(kg)」の基準となっています。
プランク定数の単位を見るとkgが入っていますよね。
以前まではキログラム原器という人工物をキログラムの基準にしていましたが、人工物なのでだんだんズレてきてしまいます。
基準がズレたら困りますね。
なのでプランク定数という値を固定してしまって、それをキログラムの基準にすることになったわけです。

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