正孔

光と電気は、一見すると別々の現象のように見えますが、実は密接な関係があります。その関係性を示す現象の一つが「光導電性」です。光導電性とは、物質にある光を当てると、その物質の電気の流れやすさが変化する現象のことを指します。普段は電気を通しにくい物質でも、光を当てることで電気が流れやすくなる、まるで魔法のような性質です。 この不思議な現象は、光が持つエネルギーと物質内部の電子の振る舞いによって起こります。物質は原子からできており、原子は中心にある原子核とその周りを回る電子で構成されています。通常、電子は原子核に束縛されていますが、光が物質に当たると、光は電子にエネルギーを与えます。十分なエネルギーを受け取った電子は、原子核の束縛から解き放たれ、自由に動き回ることができるようになります。 この自由に動き回る電子こそが、電流の正体です。光によって多くの電子が解放されれば、それだけ多くの電気が流れるようになり、物質の電気の流れやすさが増加するのです。逆に、光が弱ければ解放される電子も少なく、電流も弱くなります。 この光導電性という現象は、写真撮影において重要な役割を担っています。カメラの心臓部であるセンサーには、光導電性を持つ物質が使われています。光がセンサーに当たると、光の強さに応じて電流が発生します。明るい部分に当たる光は強い電流を、暗い部分に当たる光は弱い電流を生み出します。カメラはこの電流の強弱を電気信号に変換し、画像として記録しています。 まるで光が絵筆となり、電気信号がキャンバスとなって、美しい風景画が描かれていくように、光導電性は写真技術の中心で活躍しているのです。光と電気の不思議な関係が、私たちに感動的な写真を届けてくれていると言えるでしょう。

光は、私たちの暮らしに欠かせないものです。太陽の光は暖かさを与え、植物は光を使って養分を作り出します。光は目には見えない波のような性質も持っていて、エネルギーを運んでいます。物質に光が当たると、その光の一部は吸収されます。この時、光のエネルギーは物質に取り込まれ、物質の状態を変化させます。これが、光がエネルギーに変わる仕組み、つまり光が力を生み出すもととなるのです。 光が物質に吸収されると、物質を作っている小さな粒の一つ一つにある、さらに小さな粒である電子は光のエネルギーを受け取り、活発になります。普段はおとなしくしている電子ですが、エネルギーを受け取ると、より広い範囲で動き回るようになります。まるで静かに座っていた子供が、急に走り出したようなものです。この活発になった電子は、原子核という中心部分の引力から離れ、自由に動き回れるようになります。この自由に動けるようになった電子こそが、光によって生まれた力の運び手であり「担体（たんたい）」と呼ばれています。 光が物質に力を与える時、二種類の担体が生まれます。一つはマイナスの力を持つ電子、もう一つはプラスの力を持つ「正孔（せいこう）」です。正孔とは、電子が抜けた後の空いた場所で、まるでプラスの力を持っているかのように動きます。椅子取りゲームで人が抜けた後の空いた椅子のようなもので、その空席自体が動いているように見えるのと同じです。電子と正孔、この二種類の担体は物質の中を動き回り、電気の流れを生み出します。そして、この電気の流れが様々な現象を起こすのです。例えば、太陽電池は光のエネルギーを電気に変えることができますが、これも光が担体を生み出し電気の流れを作ることによって起こる現象です。