Ποια ήταν η συνεισφορά του Albert Einsteins στην κατανόηση του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος;
Το πρόβλημα:
* Το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα, η εκπομπή ηλεκτρονίων από ένα μέταλλο όταν το φως λάμπει σε αυτό, ήταν ένα αινιγματικό φαινόμενο. Η κλασική φυσική δεν μπορούσε να εξηγήσει γιατί:
* Η ένταση του φωτός είχε σημασία: Το φωτεινότερο φως θα πρέπει να έχει εκτοξεύσει ηλεκτρόνια με περισσότερη ενέργεια, αλλά αύξησε μόνο τον αριθμό * των ηλεκτρονίων, όχι την ατομική τους ενέργεια.
* Η συχνότητα φωτός είχε σημασία: Το κόκκινο φως, ανεξάρτητα από το πόσο φωτεινό, δεν θα έβγαζε ηλεκτρόνια από ορισμένα μέταλλα, ενώ ακόμη και το αχνό μπλε φως θα μπορούσε.
* Στιγμιαία εκπομπή: Τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται σχεδόν αμέσως, ακόμη και με ένταση χαμηλής φωτός, αντιφατικά με το κλασικό μοντέλο φωτός.
Λύση του Einstein:
* Το 1905, ο Αϊνστάιν πρότεινε μια ριζοσπαστική ιδέα: Το φως συμπεριφέρεται σαν να είναι κατασκευασμένο από μικροσκοπικά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια. Η ενέργεια κάθε φωτονίου είναι ανάλογη με τη συχνότητα του φωτός (e =hν, όπου h είναι η σταθερά του Planck).
* Επεξήγηση του Αϊνστάιν:
* Ένα φωτόνιο αλληλεπιδρά με ένα ηλεκτρόνιο στο μέταλλο. Εάν η ενέργεια του φωτονίου είναι αρκετά υψηλή (πάνω από μια τιμή κατωφλίου που ονομάζεται λειτουργία εργασίας), το ηλεκτρόνιο μπορεί να εκτοξευθεί.
* Το φωτεινότερο φως σημαίνει περισσότερα φωτόνια, οδηγώντας σε περισσότερα ηλεκτρόνια που εκτοξεύονται, αλλά η ενέργεια κάθε ηλεκτρονίου εξαρτάται μόνο από την ενέργεια του φωτονίου (συχνότητα).
* Η καθυστέρηση στην εκπομπή είναι αμελητέα επειδή η αλληλεπίδραση μεταξύ φωτονίου και ηλεκτρονίου είναι στιγμιαία.
Αντίκτυπος του Αϊνστάιν:
* εξήγησε το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα: Αυτή η επαναστατική έννοια, βασισμένη στην κβαντική θεωρία του Planck, εξήγησε απόλυτα την παρατηρούμενη συμπεριφορά.
* καθιέρωσε τη φύση των σωματιδίων του φωτός: Αυτό το έργο παρείχε ισχυρές ενδείξεις για την κβαντική φύση του φωτός, ανοίγοντας το δρόμο για την ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής.
* Κέρδισε το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική το 1921: Η εξήγησή του για το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα αναγνωρίστηκε ως σημαντική συμβολή στη φυσική.
Εν ολίγοις, η εξήγηση του Einstein για το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα:
* Επίλυσε ένα μακροχρόνιο παζλ.
* επανάσταση στην κατανόησή μας για το φως.
* Ρυθμίστε το στάδιο για την ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής.
