Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν θυμάται τη θεωρία της σχετικότητας και την εξίσωση που ισοδυναμεί με μάζα και ενέργεια, αλλά κανένα επίτευγμα δεν τον κέρδισε το βραβείο Νόμπελ. Έλαβε αυτή την τιμή για το θεωρητικό του έργο στην κβαντική φυσική. Αναπτύσσοντας ιδέες που προχώρησε ο Γερμανός φυσικός Max Planck, ο Αϊνστάιν πρότεινε ότι το φως αποτελείται από διακριτά σωματίδια. Προέβλεψε ότι το λάμποντας φως σε μια αγώγιμη μεταλλική επιφάνεια θα δημιουργούσε ηλεκτρικό ρεύμα και αυτή η πρόβλεψη αποδείχθηκε στο εργαστήριο.
Η Διπλή Φύση του Φωτός
Ο Sir Isaac Newton, περιγράφοντας τη συμπεριφορά του φωτός που διασπάται από ένα πρίσμα, πρότεινε ότι το φως αποτελείται από σωματίδια. Σκέφτηκε ότι η περίθλαση προκλήθηκε επειδή τα σωματίδια επιβραδύνθηκαν όταν ταξιδεύουν μέσω πυκνών μέσων. Αργότερα οι φυσικοί έτειναν προς την άποψη ότι το φως ήταν κύμα. Ένας λόγος για αυτό ήταν ότι το λαμπρό φως μέσω δύο σχισμών παράγει ταυτόχρονα ένα μοτίβο παρεμβολών, το οποίο είναι δυνατό μόνο με κύματα. Όταν ο James Clerk Maxwell δημοσίευσε τη θεωρία του για τον ηλεκτρομαγνητισμό το 1873, βασίστηκε στις εξισώσεις στην κυματοειδή φύση του ηλεκτρισμού, του μαγνητισμού και του φωτός - ένα σχετικό φαινόμενο.
Η υπεριώδης καταστροφή
Η κομψότητα των εξισώσεων του Maxwell είναι ισχυρή απόδειξη για τη θεωρία των κυμάτων της μετάδοσης φωτός, αλλά ο Max Planck εμπνεύστηκε να διαψεύσει αυτή τη θεωρία για να εξηγήσει τη συμπεριφορά που παρατηρείται κατά τη θέρμανση ενός «μαύρου κουτιού», το οποίο είναι από το οποίο δεν μπορεί να υπάρχει φως διαφυγή. Σύμφωνα με την κατανόηση της δυναμικής των κυμάτων, το κουτί πρέπει να εκπέμπει άπειρη ποσότητα υπεριώδους ακτινοβολίας όταν θερμαίνεται. Αντ 'αυτού, ακτινοβολήθηκε σε διακριτές συχνότητες - καμία από αυτές δεν είναι άπειρη. Το 1900, ο Planck προχώρησε στην ιδέα ότι η προσπίπτουσα ενέργεια «κβαντοποιήθηκε» σε διακριτά πακέτα για να εξηγήσει αυτό το φαινόμενο, το οποίο ήταν γνωστό ως υπεριώδης καταστροφή.
Το φωτοηλεκτρικό εφέ
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν πήρε την καρδιά των ιδεών του Planck και το 1905 δημοσίευσε μια εφημερίδα με τίτλο "Σε μια ευρετική άποψη σχετικά με το Παραγωγή και μετασχηματισμός του φωτός, "στην οποία τα χρησιμοποίησε για να εξηγήσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, που παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον Heinrich Hertz στο 1887. Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, το φως που προσπίπτει σε μια μεταλλική επιφάνεια δημιουργεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα επειδή τα σωματίδια φωτός χτυπούν ηλεκτρόνια από τα άτομα που συνθέτουν το μέταλλο. Η ενέργεια του ρεύματος πρέπει να ποικίλει ανάλογα με τη συχνότητα - ή το χρώμα - του προσπίπτοντος φωτός και όχι ανάλογα με την ένταση του φωτός. Αυτή η ιδέα ήταν επαναστατική σε μια επιστημονική κοινότητα στην οποία οι εξισώσεις του Maxwell ήταν καλά εδραιωμένες.
Η θεωρία του Αϊνστάιν επαληθεύτηκε
Ο Αμερικανός φυσικός Ρόμπερτ Μίλικα δεν είχε πειστεί αρχικά για τις θεωρίες του Αϊνστάιν και σχεδίασε προσεκτικά πειράματα για να τις δοκιμάσει. Έβαλε μια μεταλλική πλάκα μέσα σε μια γυάλινη λάμπα που εκκενώθηκε, έριξε φως διαφόρων συχνοτήτων στην πλάκα και κατέγραψε τα προκύπτοντα ρεύματα. Αν και ο Μίλικα ήταν δύσπιστος, οι παρατηρήσεις του συμφώνησαν με τις προβλέψεις του Αϊνστάιν. Ο Αϊνστάιν έλαβε το βραβείο Νόμπελ το 1921 και ο Μίλικα το έλαβε το 1923. Ούτε ο Αϊνστάιν, ο Πλάνκ, ούτε ο Μίλικαν, ονόμασαν τα σωματίδια «φωτόνια». Αυτός ο όρος δεν τέθηκε σε χρήση έως ότου επινοήθηκε από τον φυσικό Gilbert Lewis του Μπέρκλεϊ το 1929.