Het foto -elektrische effect

* Het experiment: Schijn licht op een metalen oppervlak. Als het licht voldoende energie heeft, worden elektronen uit het metaal uitgeworpen.

* het probleem: De klassieke golftheorie voorspelde dat de intensiteit van het licht zou moeten bepalen hoeveel elektronen worden uitgeworpen en dat elke frequentie van licht uiteindelijk in staat zou zijn om elektronen te kunnen uitwerpen.

* Einstein's Solution (1905): Licht gedraagt ​​zich alsof het is gemaakt van kleine pakjes energie genaamd fotonen. De energie van een foton is evenredig met de frequentie van het licht (E =HF, waarbij E energie is, H is de constante van Planck en F is frequentie).

* Sleutelobservatie: De * frequentie * van het licht bepaalt of elektronen worden uitgeworpen, niet de intensiteit. Dit komt omdat de energie van een foton direct gerelateerd is aan de frequentie. Alleen fotonen met voldoende energie om de "werkfunctie" van het metaal te overwinnen (de energie die nodig is om een ​​elektron vrij te maken) kan elektronen uitwerpen.

Ander bewijs voor licht als deeltjes:

* Compton -verstrooiing: Röntgenfoto's verspreiden elektronen en de verspreide röntgenfoto's hebben een langere golflengte dan de invallende röntgenfoto's. Dit kan worden verklaard door de röntgenfotonen te beschouwen als deeltjes die botsen met de elektronen.

* Blackbody -straling: Dit fenomeen beschrijft de elektromagnetische straling die wordt uitgestoten door een verwarmd object. Klassieke fysica kon de vorm van het Blackbody -spectrum niet verklaren, maar Planck legde het met succes uit door aan te nemen dat de energie van de uitgestoten straling werd gekwantiseerd, wat betekent dat deze in discrete pakketten bestond.

* Paarproductie: Hoge energie fotonen kunnen omzetten in een elektron en een positron (een anti-elektron). Dit toont aan dat energie kan worden omgezet in materie, waardoor de aard van het licht verder kan worden ondersteund.

Dualiteit van golfdeeltjes

Het is belangrijk op te merken dat licht zich niet altijd gedraagt ​​als een stroom deeltjes, noch gedraagt ​​het zich altijd als een golf. Licht vertoont zowel deeltjesachtige als golfachtige eigenschappen, een concept genaamd golfdeeltjes dualiteit. Dit is een fundamenteel principe in de kwantummechanica.

Denk er zo aan:

Licht is als een kameleon en verandert zijn "uiterlijk", afhankelijk van de situatie. Soms werkt het als een golf, soms werkt het als een deeltje. Het is niet het een of het ander; Het is allebei tegelijkertijd.