Den berømte fysiker, der opdagede Photons

Albert Einstein er husket for relativitetsteori og ligningen, der svarer til masse og energi, men hverken prestation vandt ham Nobelprisen. Han modtog den ære for hans teoretiske arbejde i kvantefysik. Ved at udvikle ideer udviklet af den tyske fysiker Max Planck, foreslog Einstein, at lyset var sammensat af diskrete partikler. Han forudsagde, at skinnende lys på en ledende metaloverflade ville skabe en elektrisk strøm, og denne forudsigelse blev bevist i laboratoriet.

Lysets dobbelte natur

Sir Isaac Newton, der beskriver adfærd af lys diffraheret af et prisme, foreslog at lys var sammensat af partikler. Han troede, at diffraktion blev forårsaget, fordi partiklerne blev sænket, når de kom igennem tætte medier. Senere fysikere tendens til at se på, at lys var en bølge. En af grundene til dette var, at skinnende lys gennem to slidser straks frembringer et interferensmønster, som kun er muligt med bølger. Da James Clerk Maxwell offentliggjorde sin teori om elektromagnetisme i 1873, baserede han ligningerne på den bølgelignende natur af elektricitet, magnetisme og lys - et beslægtet fænomen.

Den ultraviolette katastrofe

The elegance af Maxwells ligninger er stærk beviser for bølgetejen om lysoverførsel, men Max Planck blev inspireret til at afvise denne teori for at forklare den adfærd, der blev observeret ved opvarmning af en "sort boks", som er en, hvorfra ingen lys kan undslippe. Ifølge forståelsen af ​​bølgedynamik bør kassen udstråle en uendelig mængde ultraviolet stråling, når den opvarmes. I stedet udstrålede det i diskrete frekvenser - ingen af ​​dem uendelige. Planck avancerede i 1900 tanken om, at hændelsesenergien var "kvantiseret" i diskrete pakker for at forklare dette fænomen, der blev kendt som den ultraviolette katastrofe.

Den fotoelektriske effekt
Albert Einstein tog Plancks ideer til hjerte og i 1905 udgav han et papir med titlen "På et heuristisk synspunkt om lysets produktion og omformning", hvor han brugte dem til at forklare den fotoelektriske virkning, først observeret af Heinrich Hertz i 1887. Ifølge Einstein, lyshændelse på en metaloverflade skaber en elektrisk strøm, fordi lyspartikler banker elektroner ud af atomerne, der komponerer metalmetallet. Strømens energi bør variere afhængigt af frekvensen eller farven - af indfaldende lys, ikke i lysets intensitet. Denne ide var revolutionerende i et videnskabeligt samfund, hvor Maxwells ligninger var veletablerede.

Einsteins teori verificeret

Amerikanske fysiker Robert Millikan var først overbevist om Einsteins teorier, og han udarbejdede omhyggelige forsøg at teste dem. Han lagde en metalplade inde i en evakueret glaspære, skinnede lys af forskellige frekvenser på pladen og registrerede de resulterende strømme. Selvom Millikan var skeptisk, var hans observationer enige med Einsteins forudsigelser. Einstein modtog Nobelprisen i 1921, og Millikan modtog den i 1923. Hverken Einstein, Planck eller Millikan kaldte partiklerne "fotoner". Denne betegnelse blev først brugt, indtil den blev tegnet af Berkeleys fysiker Gilbert Lewis i 1929.