On se souvient d'Albert Einstein pour la théorie de la relativité et l'équation qui équivaut à la masse et à l'énergie, mais aucun de ces accomplissements ne lui a valu le prix Nobel. Il a reçu cet honneur pour son travail théorique en physique quantique. Développant des idées avancées par le physicien allemand Max Planck, Einstein a proposé que la lumière soit composée de particules discrètes. Il a prédit qu'une lumière brillante sur une surface métallique conductrice créerait un courant électrique, et cette prédiction a été prouvée en laboratoire.

La double nature de la lumière

Sir Isaac Newton, décrivant le comportement de la lumière diffractée par un prisme, a proposé que la lumière était composée de particules. Il pensait que la diffraction était due au fait que les particules ralentissaient en voyageant à travers des milieux denses. Les physiciens plus tard ont tendu vers la vue que la lumière était une vague. Une raison à cela était que la lumière qui brille à travers deux fentes à la fois produit un modèle d'interférence, ce qui n'est possible qu'avec les vagues. Lorsque James Clerk Maxwell a publié sa théorie de l'électromagnétisme en 1873, il a fondé les équations sur la nature ondulatoire de l'électricité, du magnétisme et de la lumière - un phénomène connexe.

Catastrophe ultraviolette

L'élégance des équations de Maxwell est une évidence pour la théorie des ondes de la transmission de la lumière, mais Max Planck a été inspiré pour réfuter cette théorie pour expliquer le comportement observé lors du chauffage d'une «boîte noire». Selon la compréhension de la dynamique des ondes, la boîte devrait irradier une quantité infinie de rayonnement ultraviolet lorsqu'elle est chauffée. Au lieu de cela, il rayonne dans des fréquences discrètes - aucune d'elles infinie. En 1900, Planck a avancé l'idée que l'énergie incidente était «quantifiée» en paquets discrets pour expliquer ce phénomène, connu sous le nom de catastrophe ultraviolette.

L'effet photoélectrique

Albert Einstein a pris Planck En 1905, il publia un article intitulé «Sur un point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière», dans lequel il les utilisa pour expliquer l'effet photoélectrique observé pour la première fois par Heinrich Hertz en 1887. Selon Einstein, La lumière incidente sur une surface métallique crée un courant électrique parce que les particules légères frappent les électrons hors des atomes qui composent le métal. L'énergie du courant doit varier en fonction de la fréquence - ou de la couleur - de la lumière incidente, et non en fonction de l'intensité de la lumière. Cette idée était révolutionnaire dans une communauté scientifique dans laquelle les équations de Maxwell étaient bien établies. <2> La théorie d'Einstein vérifiée

Le physicien américain Robert Millikan n'était pas convaincu des théories d'Einstein au début, et il mit au point des expériences prudentes. pour les tester. Il a placé une plaque de métal à l'intérieur d'une ampoule en verre sous vide, a éclairé la lumière de diverses fréquences sur la plaque et a enregistré les courants résultants. Bien que Millikan ait été sceptique, ses observations étaient en accord avec les prédictions d'Einstein. Einstein a reçu le prix Nobel en 1921 et Millikan l'a reçu en 1923. Ni Einstein, Planck ni Millikan n'ont appelé les particules "photons". Ce terme n'a été utilisé que lorsqu'il a été inventé par le physicien de Berkeley, Gilbert Lewis, en 1929.