1. Effet photoélectrique:
* Observation: Lorsque la lumière brille sur une surface métallique, les électrons sont émis. Cet effet est connu comme l'effet photoélectrique.
* Explication: Einstein a expliqué ce phénomène en proposant que la lumière se compose de minuscules paquets d'énergie appelés photons. L'énergie d'un photon est directement proportionnelle à sa fréquence. Lorsqu'un photon frappe un électron dans le métal, il transfère son énergie à l'électron. Si le photon a suffisamment d'énergie, il peut éliminer l'électron du métal.
* Caractéristiques de clé:
* Fréquence de seuil: Il y a une fréquence minimale de lumière (fréquence de seuil) en dessous duquel aucun électrons n'est émis, quelle que soit l'intensité de la lumière. Cela démontre la nature quantique de la lumière, car l'énergie d'un photon dépend de sa fréquence.
* Émission instantanée: Les électrons sont émis instantanément, même si la lumière est très faible. Cela contraste avec la théorie des ondes classiques, qui prédit une accumulation progressive d'énergie jusqu'à ce que les électrons aient suffisamment d'énergie pour être émis.
* Énergie cinétique des électrons: L'énergie cinétique des électrons émises est directement proportionnelle à la fréquence de la lumière, et non à son intensité. Cela confirme que le transfert d'énergie est dû aux photons individuels, et non à l'intensité globale de la lumière.
2. Diffusion compton:
* Observation: Lorsque les rayons X sont dispersés par des électrons, les rayons X diffusés ont une longueur d'onde plus longue (énergie plus faible) que les rayons X incidents. Cet effet est appelé diffusion Compton.
* Explication: Compton a expliqué cela en proposant que les rayons X interagissent avec les électrons comme s'il s'agissait de particules (photons). Lorsqu'un photon entre en collision avec un électron, il perd une partie de son énergie, provoquant une augmentation de la longueur d'onde du photon.
* Caractéristiques de clé:
* conservation de l'énergie: L'énergie perdue par le photon est acquise par l'électron, démontrant la conservation de l'énergie.
* Conservation de momentum: L'élan du photon et de l'électron change également pendant la collision, confirmant la nature en forme de particules de la lumière.
3. Radiation du corps noir:
* Observation: Un objet chauffé émet un rayonnement sur une gamme de fréquences. Le spectre de ce rayonnement dépend de la température de l'objet. Ceci est connu sous le nom de rayonnement du corps noir.
* Explication: La physique classique n'a pas expliqué le spectre observé, qui a montré un pic à une fréquence spécifique qui dépendait de la température. Max Planck l'a expliqué avec succès en supposant que l'énergie est quantifiée, ce qui signifie qu'elle ne peut exister que dans des paquets discrets. Cela a conduit à la quantification de l'énergie dans la lumière, soutenant davantage la nature des particules de la lumière.
4. Dualité d'onde-particule:
* Comportement en forme d'onde: La lumière présente également un comportement en forme d'onde, comme la diffraction et les interférences. Ceci est bien établi et ne contredit pas la nature des particules de la lumière.
* Comportement de type particules: Les expériences décrites ci-dessus démontrent clairement la nature des particules de la lumière.
Ce ne sont que quelques exemples des preuves expérimentales soutenant la nature des particules de la lumière. S'il est important de se rappeler que la lumière présente à la fois un comportement en forme d'onde et en forme de particules (dualité onde-particules), l'effet photoélectrique, la diffusion compton et le rayonnement du corps noir sont de forts éléments de preuve qui soutiennent l'idée que la lumière est constituée de paquets d'énergie discrets appelés photons.
