Conţinut
Albert Einstein este amintit pentru teoria relativității și ecuația care echivalează masa și energia, dar nici o realizare nu l-a câștigat la Premiul Nobel. El a primit această onoare pentru munca sa teoretică în fizică cuantică. Dezvoltând idei avansate de fizicianul german Max Planck, Einstein a propus ca lumina să fie compusă din particule discrete. El a prezis că lumina strălucitoare pe o suprafață metalică conducătoare va crea un curent electric, iar această predicție a fost dovedită în laborator.
Natura dublă a luminii
Sir Isaac Newton, descriind comportamentul luminii difractate de o prismă, a propus ca lumina să fie compusă din particule. El a crezut că difracția a fost cauzată de faptul că particulele au încetinit atunci când călătoreau prin medii dense.Ulterior, fizicienii au avut tendința de a vedea că lumina era un val. Un motiv pentru acest lucru a fost faptul că lumina strălucitoare prin două fante produce simultan un model de interferență, care este posibil doar în cazul undelor. Când James Clerk Maxwell a publicat teoria sa despre electromagnetism în 1873, el a bazat ecuațiile pe natura ondulată a electricității, magnetismului și luminii - un fenomen înrudit.
Catastrofa ultraviolete
Eleganța ecuațiilor Maxwells este o dovadă puternică pentru teoria undelor de transmitere a luminii, dar Max Planck a fost inspirat să respingă acea teorie pentru a explica comportamentul observat la încălzirea unei „cutii negre”, care este una din care nu poate scăpa nici o lumină. În conformitate cu înțelegerile dinamicii undelor, cutia ar trebui să radiaze o cantitate infinită de radiații ultraviolete atunci când este încălzită. În schimb, a radiat în frecvențe discrete - niciuna dintre ele infinite. În 1900, Planck a avansat ideea că energia incidentă a fost „cuantificată” în pachete discrete pentru a explica acest fenomen, care a fost cunoscut sub numele de catastrofă ultravioletă.
Efectul fotoelectric
Albert Einstein a luat ideile Plancks la inimă, iar în 1905, a publicat o lucrare intitulată „Pe un punct de vedere euristic privind producția și transformarea luminii”, în care le-a folosit pentru a explica efectul fotoelectric, observat pentru prima dată de Heinrich Hertz în 1887. Potrivit Einstein, incidentul de lumină pe o suprafață metalică creează un curent electric, deoarece particulele de lumină elimină electronii din atomii care compun metalul. Energia curentului ar trebui să varieze în funcție de frecvența - sau culoarea - luminii incidente, nu în funcție de intensitatea luminii. Această idee a fost revoluționară într-o comunitate științifică în care ecuațiile Maxwells erau bine stabilite.
Teoria Einsteins Verificată
Fizicianul american Robert Millikan nu a fost convins de teoriile Einsteins la început și a conceput experimente atente pentru a le testa. El a așezat o placă metalică în interiorul unui bec de sticlă evacuat, a luminat luminile de diferite frecvențe pe placă și a înregistrat curenții rezultați. Deși Millikan a fost sceptic, observațiile sale au fost de acord cu predicțiile lui Einsteins. Einstein a primit premiul Nobel în 1921, iar Millikan l-a primit în 1923. Nici Einstein, Planck și Millikan nu au numit particulele „fotoni”. Acest termen nu a intrat în vigoare până când a fost inventat de către fizicianul Berkeley, Gilbert Lewis, în 1929.