Fisikawan Terkenal yang Menemukan Foton

Albert Einstein dikenang karena teori relativitas dan persamaan yang menyamakan massa dan energi, tetapi tidak ada pencapaian yang membuatnya memenangkan Hadiah Nobel. Dia menerima kehormatan itu untuk karya teoretisnya dalam fisika kuantum. Mengembangkan ide-ide yang diajukan oleh fisikawan Jerman Max Planck, Einstein mengusulkan bahwa cahaya terdiri dari partikel-partikel diskrit. Dia meramalkan bahwa cahaya yang bersinar pada permukaan logam konduktor akan menghasilkan arus listrik, dan prediksi ini terbukti di laboratorium.

Sir Isaac Newton, menggambarkan perilaku cahaya yang didifraksikan oleh prisma, mengusulkan bahwa cahaya terdiri dari partikel. Dia mengira difraksi disebabkan karena partikel melambat ketika melakukan perjalanan melalui media padat. Kemudian fisikawan cenderung ke arah pandangan bahwa cahaya adalah gelombang. Salah satu alasannya adalah bahwa cahaya yang bersinar melalui dua celah sekaligus menghasilkan pola interferensi, yang hanya mungkin terjadi pada gelombang. Ketika James Clerk Maxwell menerbitkan teorinya tentang elektromagnetisme pada tahun 1873, ia mendasarkan persamaan pada sifat gelombang seperti listrik, magnet dan cahaya - fenomena yang terkait.

Keanggunan persamaan Maxwell adalah bukti kuat untuk teori gelombang transmisi cahaya, tetapi Max Planck terinspirasi untuk menyangkal teori itu untuk menjelaskan perilaku yang diamati saat memanaskan "kotak hitam", yang tidak dapat ditembus oleh cahaya melarikan diri. Menurut pemahaman dinamika gelombang, kotak harus memancarkan radiasi ultraviolet dalam jumlah tak terbatas ketika dipanaskan. Sebaliknya, itu terpancar dalam frekuensi diskrit -- tidak satupun dari mereka yang tak terbatas. Pada tahun 1900, Planck mengemukakan gagasan bahwa energi yang datang "terkuantisasi" dalam paket-paket diskrit untuk menjelaskan fenomena ini, yang dikenal sebagai bencana ultraviolet.

Albert Einstein mengambil ide-ide Planck ke hati, dan pada tahun 1905, ia menerbitkan sebuah makalah berjudul "On a Heuristic Viewpoint Concerning the Produksi dan Transformasi Cahaya," di mana ia menggunakannya untuk menjelaskan efek fotolistrik, pertama kali diamati oleh Heinrich Hertz di 1887. Menurut Einstein, insiden cahaya pada permukaan logam menciptakan arus listrik karena partikel cahaya menjatuhkan elektron dari atom yang menyusun logam. Energi arus harus bervariasi sesuai dengan frekuensi -- atau warna -- dari cahaya yang datang, bukan menurut intensitas cahaya. Ide ini revolusioner dalam komunitas ilmiah di mana persamaan Maxwell sudah mapan.

Fisikawan Amerika Robert Millikan pada awalnya tidak yakin dengan teori Einstein, dan dia merancang eksperimen yang cermat untuk mengujinya. Dia menempatkan pelat logam di dalam bola kaca yang dievakuasi, menyinari berbagai frekuensi pada pelat dan mencatat arus yang dihasilkan. Meskipun Millikan skeptis, pengamatannya setuju dengan prediksi Einstein. Einstein menerima Hadiah Nobel pada tahun 1921 dan Millikan menerimanya pada tahun 1923. Baik Einstein, Planck maupun Millikan tidak menyebut partikel itu "foton". Istilah itu tidak digunakan sampai diciptakan oleh fisikawan Berkeley Gilbert Lewis pada tahun 1929.