L'effet photoélectrique
* l'expérience: Briller la lumière sur une surface métallique. Si la lumière a suffisamment d'énergie, les électrons sont éjectés du métal.
* le problème: La théorie des ondes classiques prédisait que l'intensité de la lumière devrait déterminer le nombre d'électrons éjectés et que toute fréquence de lumière devrait éjecter les électrons.
* Solution d'Einstein (1905): La lumière se comporte comme si elle est faite de minuscules paquets d'énergie appelés photons. L'énergie d'un photon est proportionnelle à la fréquence de la lumière (E =HF, où E est l'énergie, H est la constante de Planck et F est la fréquence).
* Observation clé: La * fréquence * de la lumière détermine si les électrons sont éjectés, pas l'intensité. En effet, l'énergie d'un photon est directement liée à sa fréquence. Seuls les photons avec suffisamment d'énergie pour surmonter la «fonction de travail» du métal (l'énergie requise pour libérer un électron) peuvent éjecter des électrons.
Autres preuves de lumière comme particules:
* diffusion compton: Les rayons X dispersent les électrons et les rayons X diffusés ont une longueur d'onde plus longue que les rayons X incidents. Cela peut s'expliquer en considérant les photons aux rayons X comme des particules qui entrent en collision avec les électrons.
* Radiation du corps noir: Ce phénomène décrit le rayonnement électromagnétique émis par un objet chauffé. La physique classique n'a pas réussi à expliquer la forme du spectre du corps noir, mais Planck l'a expliqué avec succès en supposant que l'énergie du rayonnement émis a été quantifiée, ce qui signifie qu'elle existait dans des paquets discrets.
* Production de paires: Les photons à haute énergie peuvent se convertir en électron et un positron (un anti-électron). Cela démontre que l'énergie peut être convertie en matière, soutenant davantage la nature des particules de la lumière.
Dualité d'onde-particules
Il est important de noter que la lumière ne se comporte pas toujours comme un flux de particules, et elle ne se comporte pas toujours comme une vague. La lumière présente à la fois des propriétés en forme de particules et en forme d'onde, un concept appelé dualité onde-particules. Il s'agit d'un principe fondamental de la mécanique quantique.
Pensez-y comme ceci:
La lumière est comme un caméléon, changeant son «apparence» en fonction de la situation. Parfois, il agit comme une onde, parfois il agit comme une particule. Ce n'est pas l'un ou l'autre; C'est à la fois en même temps.
