L'effetto fotoelettrico
* L'esperimento: Brillare la luce su una superficie metallica. Se la luce ha abbastanza energia, gli elettroni vengono espulsi dal metallo.
* Il problema: La teoria delle onde classiche prevedeva che l'intensità della luce dovrebbe determinare quanti elettroni vengono espulsi e che qualsiasi frequenza di luce dovrebbe eventualmente essere in grado di espellere gli elettroni.
* Einstein's Solution (1905): La luce si comporta come se fosse fatta di piccoli pacchetti di energia chiamati fotoni. L'energia di un fotone è proporzionale alla frequenza della luce (e =hf, dove E è energia, h è costante di Planck e F è frequenza).
* Osservazione chiave: La * frequenza * della luce determina se gli elettroni vengono espulsi, non l'intensità. Questo perché l'energia di un fotone è direttamente correlata alla sua frequenza. Solo i fotoni con energia sufficiente per superare la "funzione di lavoro" del metallo (l'energia necessaria per rilasciare un elettrone) può espellere gli elettroni.
altre prove per la luce come particelle:
* Scattering Compton: I raggi X sparpagliano gli elettroni e i raggi X sparsi hanno una lunghezza d'onda più lunga rispetto ai raggi X incidenti. Questo può essere spiegato considerando i fotoni a raggi X come particelle che si scontrano con gli elettroni.
* Radiazione del corpo nero: Questo fenomeno descrive la radiazione elettromagnetica emessa da un oggetto riscaldato. La fisica classica non è riuscita a spiegare la forma dello spettro nero, ma Planck lo ha spiegato con successo assumendo che l'energia della radiazione emessa fosse quantizzata, il che significa che esisteva in pacchetti discreti.
* Produzione di coppie: I fotoni ad alta energia possono convertirsi in un elettrone e un positrone (un anti-elettrone). Ciò dimostra che l'energia può essere convertita in materia, supportando ulteriormente la natura delle particelle della luce.
Dualità a particella d'onda
È importante notare che la luce non si comporta sempre come un flusso di particelle, né si comporta sempre come un'onda. La luce mostra proprietà simili a particelle e ondate, un concetto chiamato dualità di particella d'onda. Questo è un principio fondamentale nella meccanica quantistica.
Pensaci così:
La luce è come un camaleonte, cambiando il suo "aspetto" a seconda della situazione. A volte si comporta come un'onda, a volte si comporta come una particella. Non è l'uno o l'altro; È entrambi allo stesso tempo.
