1. Den fotoelektriska effekten:
* Observation: När ljus lyser på en metallyta släpps elektroner. Energin i dessa elektroner beror på ljusets *frekvens *, inte dess *intensitet *. Detta strider mot klassisk vågteori, som förutsäger att elektronens energi bör bero på ljusvågens intensitet.
* Förklaring: Albert Einstein förklarade detta genom att föreslå att ljuset kvantiseras i paket med energi som kallas fotoner. En foton energi är direkt proportionell mot ljusets frekvens. En elektron absorberar hela energin från en enda foton, vilket är tillräckligt för att mata ut den från metallen om fotons energi överskrider metallens arbetsfunktion.
2. Blackbody -strålning:
* Observation: En svartkropp är ett hypotetiskt objekt som absorberar all elektromagnetisk strålning som faller på den. Klassiskt bör Blackbody -spektrumet ha en energifördelning som ökar utan bundet vid högre frekvenser, vilket leder till "Ultraviolet Catastrophe." Emellertid experimentellt toppar spektrumet vid en specifik frekvens som beror på svartkroppens temperatur.
* Förklaring: Max Planck förklarade framgångsrikt det observerade spektrumet genom att anta att ljusenergin är kvantiserad. Han föreslog att ljus släpps ut och absorberas i diskreta paket, senare kallade fotoner, med energi proportionell mot frekvens.
3. Compton -spridning:
* Observation: När röntgenstrålar sprids av elektroner förlorar de energi och ändrar våglängden. Denna energiförlust kan inte förklaras genom klassisk vågspridning, som endast förutsäger en riktningsförändring.
* Förklaring: Detta experiment ger ytterligare bevis för ljusets partikel. Förändringen i våglängden kan förklaras genom att anta att röntgenfotonen kolliderar med elektronen som två biljardbollar och överför en del av dess energi och fart.
4. Double-Slit Experiment:
* Observation: Medan det dubbla slitsexperimentet visar vågstörningar, visar det också att ljus uppför sig som partiklar när man interagerar med detektorn. Enskilda fotoner anländer till skärmen på diskreta platser, men mönstret för fotoner över tid visar ett interferensmönster.
* Förklaring: Detta experiment belyser ljusets vågpartikel dualitet. Även om ljus sprider sig som en våg, interagerar den med materien som enskilda partiklar (fotoner).
5. Enkelfotonexperiment:
* Observation: Experiment har utförts där en enda foton skickas genom en dubbel slits. Trots bristen på en annan foton att "störa" med, skapar fotonen fortfarande ett interferensmönster på detektorn.
* Förklaring: Detta visar att fotonen på något sätt "stör sig själv", vilket ytterligare suddar linjerna mellan våg och partikelbeteende.
Dessa observationer och experiment ger starka bevis på att ljus uppvisar egenskaper hos både vågor och partiklar. Den klassiska vågbeskrivningen av ljus misslyckas med att förklara dessa fenomen, vilket leder till utveckling av kvantmekanik, som ger en mer fullständig bild av ljusets natur.
