Slavný fyzik, který objevil fotony

Albert Einstein je připomínán pro teorii relativity a rovnici, která se rovná hmotnosti a energii, ale žádný úspěch mu nezískal Nobelovu cenu. Získal tu čest za svou teoretickou práci v kvantové fyzice. Einstein vyvíjel myšlenky vyspělé německým fyzikem Maxem Planckem a navrhl, aby světlo bylo složeno z diskrétních částic. Předpověděl, že zářící světlo na vodivém kovovém povrchu vytvoří elektrický proud, a tato předpověď byla prokázána v laboratoři.

Sir Isaac Newton, popisující chování světla ohýbaného hranolem, navrhl, že světlo se skládá z částic. Myslel si, že difrakce byla způsobena tím, že se částice zpomalily při cestování hustým médiem. Později fyzici inklinovali k názoru, že světlo je vlna. Jedním z důvodů bylo to, že zářící světlo dvěma štěrbinami najednou vytváří interferenční obrazec, který je možný pouze u vln. Když James Clerk Maxwell v roce 1873 publikoval svou teorii elektromagnetismu, založil rovnice na vlnové povaze elektřiny, magnetismu a světla - souvisejícího jevu.

Elegance Maxwellových rovnic je silným důkazem vlnové teorie přenosu světla, ale inspiroval se Max Planck vyvrátit tuto teorii a vysvětlit chování pozorované při zahřívání „černé skříňky“, což je ta, ze které nemůže žádné světlo uniknout. Podle chápání vlnové dynamiky by skříň měla při zahřátí vyzařovat nekonečné množství ultrafialového záření. Místo toho vyzařovalo na diskrétních frekvencích - žádná z nich nebyla nekonečná. V roce 1900 Planck rozvinul myšlenku, že dopadající energie byla „kvantována“ v diskrétních paketech, aby vysvětlil tento jev, který byl znám jako ultrafialová katastrofa.

Albert Einstein si vzal Planckovy myšlenky k srdci a v roce 1905 publikoval dokument s názvem „O heuristickém pohledu na Produkce a transformace světla “, ve kterém je použil k vysvětlení fotoelektrického jevu, který poprvé pozoroval Heinrich Hertz v 1887. Podle Einsteina světlo dopadající na kovový povrch vytváří elektrický proud, protože lehké částice vybíjejí elektrony z atomů, z nichž se kov skládá. Energie proudu by se měla lišit podle frekvence - nebo barvy - dopadajícího světla, nikoli podle intenzity světla. Tato myšlenka byla revoluční ve vědecké komunitě, ve které byly dobře zavedeny Maxwellovy rovnice.

Americký fyzik Robert Millikan nebyl zpočátku přesvědčen o Einsteinových teoriích a pro jejich testování vymyslel pečlivé experimenty. Umístil kovovou desku do evakuované skleněné baňky, na desku zářil světlo různých frekvencí a zaznamenal výsledné proudy. Přestože byl Millikan skeptický, jeho pozorování souhlasila s Einsteinovými předpovědi. Einstein získal Nobelovu cenu v roce 1921 a Millikan ji získal v roce 1923. Einstein, Planck ani Millikan nenazvali částice „fotony“. Tento termín se začal používat, dokud jej nenavrhl fyzik Berkeley Gilbert Lewis v roce 1929.