Зміст
Альберт Ейнштейн запам'ятався теорією відносності та рівнянням, яке порівнювало масу та енергію, але жодне досягнення не отримало йому Нобелівської премії. Він отримав цю честь за свою теоретичну роботу з квантової фізики. Розвиваючи ідеї, висунуті німецьким фізиком Максом Планк, Ейнштейн запропонував, що світло складається з дискретних частинок. Він передбачив, що сяюче світло на провідній металевій поверхні створить електричний струм, і це передбачення було доведено в лабораторії.
Подвійний характер світла
Сер Ісаак Ньютон, описуючи поведінку світла, дифракційного призмою, запропонував, що світло складається з частинок. Він вважав, що дифракція викликана тим, що частинки сповільнюються під час подорожі по щільних середовищах.Пізніше фізики схилялися до думки, що світло - це хвиля. Однією з причин цього було те, що сяюче світло через дві щілини одночасно створює інтерференційний малюнок, який можливий лише за допомогою хвиль. Коли в 1873 році Джеймс Клерк Максвелл опублікував свою теорію електромагнетизму, він базував рівняння на хвилеподібному характері електрики, магнетизму та світла - явищі, що пов'язане з цим.
Ультрафіолетова катастрофа
Витонченість рівнянь Максвеллса є вагомим доказом хвильової теорії пропускання світла, але Макс Планк був надихнутий спростувати цю теорію, щоб пояснити поведінку, що спостерігається при нагріванні "чорної скриньки", з якої не може вирватися жодне світло. Відповідно до розумінь хвильової динаміки, коробка повинна випромінювати нескінченну кількість ультрафіолетового випромінювання при нагріванні. Натомість воно випромінювало дискретні частоти - жодна з них не безмежна. У 1900 році Планк висунув думку про те, що енергія, що падає, була "квантована" в дискретних пакетах, щоб пояснити це явище, яке було відоме як ультрафіолетова катастрофа.
Фотоефект
Альберт Ейнштейн сприйняв ідеї Планка, і в 1905 р. Він опублікував документ під назвою "Про евристичну точку зору, що стосується виробництва та перетворення світла", в якій він використав їх для пояснення фотоефекту, який вперше спостерігав Генріх Герц у 1887 році. На думку Ейнштейна, світло, що падає на металеву поверхню, створює електричний струм, оскільки світлові частинки вибивають електрони з атомів, що складають метал. Енергія струму повинна змінюватися залежно від частоти (або кольору) падаючого світла, а не від інтенсивності світла. Ця ідея була революційною в науковій спільноті, в якій рівняння Максвеллса були добре утверджені.
Теорія Ейнштейна перевірена
Американський фізик Роберт Мілікан спочатку не був переконаний у теоріях Ейнштейна, і він придумав ретельні експерименти, щоб перевірити їх. Він помістив металеву пластину всередину евакуйованої скляної колби, засвітив світло різної частоти на тарілці і записав результуючі струми. Незважаючи на те, що Мілікан ставився скептично, його спостереження погодилися з прогнозами Ейнштейна. Ейнштейн отримав Нобелівську премію в 1921 році, а Мілілікан - в 1923 році. Ні Ейнштейн, ні Планк, ні Мілікан не називали частинки "фотонами". Цей термін не став використовуватись, поки його не придумав фізик Берклі Гілберт Льюїс у 1929 році.