Hvorfor kan bølgemodellen ikke forklare fotoelektrisk effekt?

1. Emission af elektroner: Ifølge bølgemodellen er lys en kontinuerlig bølge, og dens intensitet bestemmer lysets lysstyrke. Men i den fotoelektriske effekt udsendes elektroner kun fra metaloverfladen, når det indfaldende lys har en vis minimumsfrekvens, kendt som tærskelfrekvensen. Denne frekvensafhængighed kan ikke forklares af bølgemodellen.

2. Maksimal kinetisk energi: Bølgemodellen forudsiger, at den maksimale kinetiske energi af udsendte elektroner bør stige med lysets intensitet. Forsøg viser dog, at den maksimale kinetiske energi udelukkende afhænger af lysets frekvens og er uafhængig af dets intensitet.

3. Øjeblikkelig elektronemission: Bølgemodellen foreslår, at elektroner skal absorbere energi gradvist fra lysbølgerne over tid, indtil de når nok energi til at blive udsendt. Dette ville resultere i en gradvis stigning i antallet af udsendte elektroner med stigende lysintensitet. Imidlertid viser observationer, at elektroner udsendes næsten øjeblikkeligt ved belysning, uanset lysets intensitet.

4. Fravær af tidsforsinkelse: Ifølge bølgemodellen skulle det tage noget tid for elektroner at absorbere nok energi fra lysbølgerne og blive udsendt. Dette ville føre til en målbar tidsforsinkelse mellem indfaldet af lys og emissionen af ​​elektroner. Forsøg har dog vist, at elektroner udsendes med det samme uden nogen mærkbar tidsforsinkelse.

5. Partikellignende adfærd: Den fotoelektriske effekt demonstrerer klart lysets partikellignende opførsel, hvor lys interagerer med elektroner som diskrete energikvanta kaldet fotoner. Hver foton bærer en bestemt mængde energi, og når dens energi er lig med eller større end metallets arbejdsfunktion, kan den udstøde en elektron fra overfladen.

Disse observationer og eksperimentelle resultater modsiger forudsigelserne af lysbølgemodellen og kræver en partikellignende beskrivelse af lys, som forklares af lysets kvanteteori, også kendt som kvantemekanik.