Celebrul fizician care a descoperit fotonii

Albert Einstein este amintit pentru teoria relativității și ecuația care echivalează masa și energia, dar niciuna dintre realizări nu i-a adus Premiul Nobel. A primit această onoare pentru munca sa teoretică în fizica cuantică. Dezvoltând idei avansate de fizicianul german Max Planck, Einstein a propus că lumina era compusă din particule discrete. El a prezis că lumina strălucitoare pe o suprafață metalică conducătoare ar crea un curent electric și această predicție a fost dovedită în laborator.

Sir Isaac Newton, descriind comportamentul luminii difractate de o prismă, a propus că lumina era compusă din particule. El a crezut că difracția a fost cauzată, deoarece particulele au încetinit atunci când călătoresc prin medii dense. Mai târziu, fizicienii au avut tendința să vadă că lumina este o undă. Un motiv pentru aceasta a fost că lumina strălucitoare prin două fante simultan produce un model de interferență, care este posibil doar cu unde. Când James Clerk Maxwell și-a publicat teoria electromagnetismului în 1873, el a bazat ecuațiile pe natura de undă a electricității, magnetismului și luminii - fenomen asociat.

Eleganța ecuațiilor lui Maxwell este o dovadă puternică pentru teoria undelor de transmitere a luminii, dar Max Planck a fost inspirat să infirme acea teorie pentru a explica comportamentul observat la încălzirea unei „cutii negre”, care este una din care nu poate avea lumină evadare. Conform înțelegerilor dinamicii undelor, cutia ar trebui să radieze o cantitate infinită de radiații ultraviolete atunci când este încălzită. În schimb, a radiat în frecvențe discrete - niciuna dintre ele infinită. În 1900, Planck a avansat ideea că energia incidentă a fost „cuantificată” în pachete discrete pentru a explica acest fenomen, cunoscut sub numele de catastrofă ultravioletă.

Albert Einstein a luat ideile lui Planck la inimă și, în 1905, a publicat o lucrare intitulată „Despre un punct de vedere euristic referitor la Producția și transformarea luminii ", în care le-a folosit pentru a explica efectul fotoelectric, observat pentru prima dată de Heinrich Hertz în 1887. Potrivit lui Einstein, lumina incidentă pe o suprafață metalică creează un curent electric deoarece particulele de lumină scot electroni din atomii care compun metalul. Energia curentului ar trebui să varieze în funcție de frecvența - sau culoarea - luminii incidente, nu în funcție de intensitatea luminii. Această idee a fost revoluționară într-o comunitate științifică în care ecuațiile lui Maxwell erau bine stabilite.

Fizicianul american Robert Millikan nu a fost convins la început de teoriile lui Einstein și a conceput experimente atente pentru a le testa. A așezat o placă metalică în interiorul unui bec de sticlă evacuat, a strălucit lumină de diferite frecvențe pe placă și a înregistrat curenții rezultați. Deși Millikan fusese sceptic, observațiile sale erau de acord cu previziunile lui Einstein. Einstein a primit Premiul Nobel în 1921, iar Millikan în 1923. Nici Einstein, Planck și nici Millikan nu au numit particulele „fotoni”. Acest termen nu a intrat în uz decât după ce a fost inventat de fizicianul Berkeley Gilbert Lewis în 1929.