Slavni fizik, ki je odkril fotone

Alberta Einsteina si zapomnijo po teoriji relativnosti in enačbi, ki enači maso in energijo, vendar mu noben dosežek ni prinesel Nobelove nagrade. To čast je prejel za svoje teoretično delo iz kvantne fizike. V razvoju idej, ki jih je podal nemški fizik Max Planck, je Einstein predlagal, da je svetloba sestavljena iz ločenih delcev. Napovedal je, da bo sijanje svetlobe na prevodni kovinski površini ustvarilo električni tok in to napoved so dokazali v laboratoriju.

Sir Isaac Newton je, ko je opisal obnašanje svetlobe, ki jo ometa prizma, predlagal, da je svetloba sestavljena iz delcev. Menil je, da je do difrakcije prišlo, ker so se delci upočasnili med potovanjem skozi goste medije. Kasneje so se fiziki nagibali k mnenju, da je svetloba val. Eden od razlogov za to je bil, da sevanje svetlobe skozi dve reži hkrati povzroči interferenčni vzorec, ki je mogoč le pri valovanju. Ko je James Clerk Maxwell leta 1873 objavil svojo teorijo o elektromagnetizmu, je enačbe temeljil na valoviti naravi električne energije, magnetizma in svetlobe - povezanega pojava.

Eleganca Maxwellovih enačb je močan dokaz valovne teorije prenosa svetlobe, toda Max Planck je bil navdihnjen da ovrže to teorijo, da bi razložil vedenje, opaženo pri segrevanju "črne škatle", od katere ne more nobena svetloba pobeg. Glede na razumevanje valovne dinamike mora škatla ob segrevanju sevati neskončno veliko ultravijoličnega sevanja. Namesto tega je seval v ločenih frekvencah - nobena od njih ni neskončna. Leta 1900 je Planck predstavil idejo, da je bila incidentna energija "kvantizirana" v diskretnih paketih, da bi razložila ta pojav, ki je bil znan kot ultravijolična katastrofa.

Albert Einstein je Planckove ideje k srcu vzel in leta 1905 je objavil članek z naslovom "O hevrističnem stališču glede Proizvodnja in preoblikovanje svetlobe, "v katerem je z njimi razložil fotoelektrični učinek, ki ga je Heinrich Hertz prvič opazil leta 1887. Po Einsteinu svetloba, ki pada na kovinsko površino, ustvarja električni tok, ker lahki delci izbijejo elektrone iz atomov, ki sestavljajo kovino. Energija toka se mora spreminjati glede na frekvenco ali barvo vpadne svetlobe in ne glede na jakost svetlobe. Ta ideja je bila revolucionarna v znanstveni skupnosti, v kateri so bile Maxwellove enačbe dobro uveljavljene.

Ameriški fizik Robert Millikan sprva ni bil prepričan v Einsteinove teorije in je zasnoval natančne poskuse, da bi jih preizkusil. V evakuirano stekleno žarnico je postavil kovinsko ploščo, na ploščo je seval svetlobo različnih frekvenc in zapisoval nastale tokove. Čeprav je bil Millikan skeptičen, so se njegova opažanja strinjala z Einsteinovimi napovedmi. Einstein je leta 1921 prejel Nobelovo nagrado, Millikan pa leta 1923. Niti Einstein, Planck niti Millikan delcev niso imenovali "fotoni". Ta izraz se ni začel uporabljati, dokler ga leta 1929 ni skoval fizik iz Berkeleyja Gilbert Lewis.