Hvilke observationer eller eksperimenter viser ikke lys, der opfører sig som en klassisk bølge?

1. Den fotoelektriske effekt:

* Observation: Når lys skinner på en metaloverflade, udsendes elektroner. Energien fra disse elektroner afhænger af lysets *frekvens *, ikke dens *intensitet *. Dette er i modsætning til den klassiske bølgeteori, der forudsiger, at elektronens energi skal afhænge af intensiteten af lysbølgen.

* Forklaring: Albert Einstein forklarede dette ved at foreslå, at lys kvantificeres i pakker med energi kaldet fotoner. Energien fra en foton er direkte proportional med frekvensen af lyset. En elektron absorberer hele energien fra en enkelt foton, som er nok til at skubbe den ud af metallet, hvis fotonens energi overstiger metalens arbejdsfunktion.

2. Blackbody -stråling:

* Observation: En sortkrop er et hypotetisk objekt, der absorberer al elektromagnetisk stråling, der falder på den. Klassisk skal Blackbody -spektret have en energifordeling, der øges uden bundet til højere frekvenser, hvilket fører til "ultraviolet katastrofe." Eksperimentelt toppe imidlertid spektret ved en specifik frekvens, der afhænger af temperaturen på sortkroppen.

* Forklaring: Max Planck forklarede med succes det observerede spektrum ved at antage, at lysenergi er kvantiseret. Han foreslog, at lys udsendes og absorberes i diskrete pakker, senere kaldet fotoner, med energi, der er proportional med frekvensen.

3. Compton -spredning:

* Observation: Når røntgenstråler spreder elektroner, mister de energi og ændrer bølgelængde. Dette energitab kan ikke forklares med klassisk bølgeskift, der kun forudsiger en retningsændring.

* Forklaring: Dette eksperiment giver yderligere bevis for lysets partikel. Ændringen i bølgelængde kan forklares ved at antage, at røntgenfotonen kolliderer med elektronet som to billardkugler og overfører noget af dets energi og momentum.

4. Double-Slit Experiment:

* Observation: Mens det dobbelte-spalte eksperiment demonstrerer bølgeinterferens, viser det også, at lys opfører sig som partikler, når det interagerer med detektoren. Individuelle fotoner ankommer til skærmen på diskrete steder, men mønsteret af fotoner over tid viser et interferensmønster.

* Forklaring: Dette eksperiment fremhæver den bølgepartikel-dualitet af lys. Selvom lys forplantes som en bølge, interagerer den med stof som individuelle partikler (fotoner).

5. Enkeltfotoneksperimenter:

* Observation: Eksperimenter er blevet udført, hvor en enkelt foton sendes gennem en dobbelt spalte. På trods af manglen på en anden foton til at "forstyrre" skaber fotonen stadig et interferensmønster på detektoren.

* Forklaring: Dette viser, at fotonen på en eller anden måde "forstyrrer sig selv", der yderligere slører linjerne mellem bølge og partikeladfærd.

Disse observationer og eksperimenter giver stærke bevis for, at lys udviser egenskaber ved både bølger og partikler. Den klassiske bølgebeskrivelse af lys undlader at forklare disse fænomener, hvilket fører til udvikling af kvantemekanik, som giver et mere komplet billede af lysets art.