Ποια παρατήρηση παρείχε στον Albert Einstein την ένδειξη ότι έπρεπε να εξηγήσει το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα;
Εδώ γιατί αυτή ήταν μια βασική παρατήρηση:
* Πρόβλεψη της κλασικής φυσικής: Η κλασική φυσική, με βάση τη θεωρία του κυμάτων του φωτός, προέβλεψε ότι η αύξηση της έντασης του φωτός θα αυξήσει την ενέργεια των εκπεμπόμενων ηλεκτρόνων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένα πιο έντονο κύμα αναμένεται να μεταδώσει περισσότερη ενέργεια στα ηλεκτρόνια.
* Πειραματική παρατήρηση: Ωστόσο, τα πειράματα έδειξαν ότι η κινητική ενέργεια των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων εξαρτιόταν μόνο από τη συχνότητα του φωτός, όχι η έντασή του. Η αύξηση της έντασης αύξησε μόνο τον αριθμό των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται, όχι την ατομική τους ενέργεια.
* Επεξήγηση του Αϊνστάιν: Ο Αϊνστάιν εξήγησε αυτή την εκπληκτική παρατήρηση προτείνοντας ότι το φως δεν είναι μόνο ένα κύμα, αλλά και αποτελείται από διακριτά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια. Η ενέργεια κάθε φωτονίου είναι ανάλογη με τη συχνότητα του. Όταν ένα φωτόνιο χτυπά μια μεταλλική επιφάνεια, μπορεί να μεταφέρει όλη του την ενέργεια σε ένα ηλεκτρόνιο, εκτοξεύοντας το από το μέταλλο. Η ενέργεια του εκτοξευμένου ηλεκτρονίου είναι στη συνέχεια ίση με την ενέργεια του φωτονίου μείον τη λειτουργία εργασίας του μετάλλου (η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου).
* Ο ρόλος του φωτονίου: Αυτό εξήγησε γιατί η κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων εξαρτιόταν από τη συχνότητα του φωτός (φωτόνια υψηλότερης συχνότητας έχουν περισσότερη ενέργεια) και όχι την ένταση (περισσότερα φωτόνια σημαίνουν απλώς περισσότερα ηλεκτρόνια που εκτοξεύονται, όχι περισσότερη ενέργεια ανά ηλεκτρόνιο).
Η πρωτοποριακή εξήγηση του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος του Αϊνστάιν ήταν ένα σημαντικό βήμα στην ανάπτυξη της κβαντικής θεωρίας και του κέρδισε το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική το 1921.
