Innhold
Albert Einstein huskes for relativitetsteorien og ligningen som tilsvarer masse og energi, men ingen av prestasjonene vant ham Nobelprisen. Han fikk den æren for sitt teoretiske arbeid innen kvantefysikk. Ved å utvikle ideer avansert av den tyske fysikeren Max Planck, foreslo Einstein at lys var sammensatt av diskrete partikler. Han spådde at å skinne lys på en ledende metalloverflate ville skape en elektrisk strøm, og denne prediksjonen ble bevist på laboratoriet.
Lysets doble natur
Sir Isaac Newton, som beskrev lysets oppførsel distrahert av et prisme, foreslo at lys var sammensatt av partikler. Han trodde at diffraksjon var forårsaket fordi partiklene bremset opp når de reiste gjennom tette medier.Senere fysikere hadde en tendens mot synet om at lys var en bølge. En årsak til dette var at å skinne lys gjennom to spalter samtidig gir et interferensmønster, som bare er mulig med bølger. Da James Clerk Maxwell publiserte sin teori om elektromagnetisme i 1873, baserte han ligningene på den bølgelignende naturen til elektrisitet, magnetisme og lys - et beslektet fenomen.
Den ultrafiolette katastrofen
Elegansen i Maxwells-ligningene er sterke bevis for bølgeteorien om lysoverføring, men Max Planck ble inspirert til å tilbakevise den teorien for å forklare oppførselen som ble observert ved oppvarming av en "svart boks", som ikke er noe lys fra. I henhold til forståelsen av bølgedynamikk, bør boksen utstråle en uendelig mengde ultrafiolett stråling når den varmes opp. I stedet strålte det i diskrete frekvenser - ingen av dem uendelig. I 1900 avanserte Planck ideen om at hendelsesenergien ble "kvantifisert" i diskrete pakker for å forklare dette fenomenet, som var kjent som den ultrafiolette katastrofen.
Den fotoelektriske effekten
Albert Einstein tok ideer fra Plancks til hjertet, og i 1905 publiserte han et papir med tittelen "On a Heuristic Viewpoint About the Production and Transformation of Light", der han brukte dem til å forklare den fotoelektriske effekten, først observert av Heinrich Hertz i 1887. I følge Einstein skaper lys på en metalloverflate en elektrisk strøm fordi lyspartikler slenger elektroner ut av atomene som komponerer metallet. Strømmen skal variere i henhold til frekvensen - eller fargen - på det innfallende lyset, ikke i henhold til lysets intensitet. Denne ideen var revolusjonerende i et vitenskapelig samfunn der Maxwells ligninger var godt etablert.
Einsteins teori bekreftet
Den amerikanske fysikeren Robert Millikan var ikke overbevist om Einsteins teorier med det første, og han tenkte nøye på eksperimenter for å teste dem. Han plasserte en metallplate inne i en evakuert glasspære, lyste lys av forskjellige frekvenser på platen og registrerte de resulterende strømningene. Selv om Millikan hadde vært skeptisk, stemte hans observasjoner med Einsteins spådommer. Einstein mottok Nobelprisen i 1921 og Millikan mottok den i 1923. Verken Einstein, Planck eller Millikan kalte partiklene "fotoner." Det begrepet kom ikke i bruk før det ble myntet av Berkeley-fysiker Gilbert Lewis i 1929.