Τι απόδειξη υπάρχει εκεί που φωτίζει ένα σωματίδιο;

Δεν υπάρχει ενιαία "απόδειξη" ότι το φως είναι ένα σωματίδιο, επειδή η έννοια του φωτός είναι τόσο ένα κύμα όσο και ένα σωματίδιο (δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου) είναι μια θεμελιώδης αρχή στην κβαντική μηχανική. Δεν πρόκειται για την απόδειξη του ενός ή του άλλου, αλλά για την κατανόηση ότι το φως παρουσιάζει τόσο ιδιότητες τύπου κύματος όσο και σε σωματίδια ανάλογα με το πείραμα.

Εδώ είναι μερικά φαινόμενα που υποστηρίζουν τη φύση των σωματιδίων του φωτός :

* φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα: Αυτό το αποτέλεσμα, που ανακαλύφθηκε από τον Albert Einstein, δείχνει ότι το φως μπορεί να χτυπήσει ηλεκτρόνια από μια μεταλλική επιφάνεια, αλλά μόνο αν το φως έχει αρκετή ενέργεια. Αυτή η ενέργεια είναι κβαντισμένη, που σημαίνει ότι έρχεται σε διακριτά πακέτα που ονομάζονται φωτόνια. Η ενέργεια ενός φωτονίου είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητα του.

* Compton Scattering: Όταν οι ακτίνες Χ διασκορπίζονται από τα ηλεκτρόνια, χάνουν ενέργεια και αλλάζουν κατεύθυνση. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί με τη θεραπεία των ακτίνων Χ ως σωματίδια (φωτόνια) που συγκρούονται με τα ηλεκτρόνια. Η ποσότητα ενέργειας που χάθηκε από το φωτόνιο είναι σύμφωνη με τη σύγκρουση σωματιδίων σωματιδίων.

* ακτινοβολία μαύρου σώματος: Η κατανομή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από ένα θερμαινόμενο αντικείμενο μπορεί να εξηγηθεί μόνο υποθέτοντας ότι το φως κβαντοποιείται σε φωτόνια.

* Πείραμα διπλής σχισμής: Αν και αυτό το πείραμα καταδεικνύει τις ιδιότητες του φωτός που μοιάζουν με κύματα, δείχνει επίσης ότι τα μεμονωμένα φωτόνια αλληλεπιδρούν με τις σχισμές σαν να ήταν σωματίδια, δημιουργώντας πρότυπα παρεμβολής.

Είναι σημαντικό να σημειώσετε:

* Αυτά τα φαινόμενα δεν είναι "απόδειξη" με αυστηρά μαθηματική έννοια, αλλά παρέχουν ισχυρές ενδείξεις για τη φύση των σωματιδίων του φωτός.

* Η δυαδικότητα των κυμάτων-σωματιδίων δεν είναι μια αντίφαση, αλλά μια πολύπλοκη έννοια στην κβαντική μηχανική. Δεν πρόκειται για το φως είτε ένα κύμα είτε ένα σωματίδιο, αλλά μάλλον για την εμφάνιση και των δύο ιδιοτήτων ταυτόχρονα.

Συμπερασματικά, ενώ δεν μπορούμε άμεσα "να δούμε" ένα φωτόνιο, διάφορα πειράματα και παρατηρήσεις υποδηλώνουν έντονα ότι το φως παρουσιάζει συμπεριφορά που μοιάζει με σωματίδια, υποστηρίζοντας την έννοια του φωτός να είναι τόσο κύμα όσο και σωματίδιο.