1. Fotoelektrisk effekt:
* Observation: När ljus lyser på en metallyta släpps elektroner. Denna effekt kallas den fotoelektriska effekten.
* Förklaring: Einstein förklarade detta fenomen genom att föreslå att ljuset består av små paket med energi som kallas fotoner. En foton energi är direkt proportionell mot dess frekvens. När en foton slår en elektron i metallen överför den sin energi till elektronen. Om fotonen har tillräckligt med energi kan den slå elektronen ur metallen.
* Nyckelfunktioner:
* tröskelfrekvens: Det finns en minsta ljusfrekvens (tröskelfrekvens) under vilken inga elektroner släpps ut, oavsett ljusets intensitet. Detta visar ljusets kvantitet, eftersom energin i en foton beror på dess frekvens.
* Omedelbar utsläpp: Elektroner släpps direkt, även om ljuset är mycket svagt. Detta i motsats till klassisk vågteori, som förutsäger en gradvis uppbyggnad av energi tills elektronerna har tillräckligt med energi för att släppas ut.
* kinetiska energi hos elektroner: De utsända elektronernas kinetiska energi är direkt proportionell mot ljusets frekvens och inte dess intensitet. Detta bekräftar att energiöverföringen beror på enskilda fotoner, inte ljusets totala intensitet.
2. Compton -spridning:
* Observation: När röntgenstrålar är spridda av elektroner har de spridda röntgenstrålarna en längre våglängd (lägre energi) än infallande röntgenstrålar. Denna effekt kallas Compton -spridning.
* Förklaring: Compton förklarade detta genom att föreslå att röntgenstrålarna interagerar med elektroner som om de var partiklar (fotoner). När en foton kolliderar med en elektron förlorar den en del av sin energi, vilket får fotons våglängd att öka.
* Nyckelfunktioner:
* Energibesparing: Den energi som förloras av fotonen erhålls av elektronen, vilket visar bevarande av energi.
* Momentum Conservation: Fotonens och elektronens fart förändras också under kollisionen och bekräftar ljusets partikelliknande natur.
3. Blackbody -strålning:
* Observation: Ett uppvärmt föremål avger strålning över ett antal frekvenser. Spektrumet för denna strålning beror på objektets temperatur. Detta kallas Blackbody -strålning.
* Förklaring: Klassisk fysik kunde inte förklara det observerade spektrumet, som visade en topp vid en specifik frekvens som berodde på temperatur. Max Planck förklarade framgångsrikt detta genom att anta att energi är kvantiserad, vilket innebär att den bara kan existera i diskreta paket. Detta ledde till kvantisering av energi i ljus, vilket ytterligare stödde ljusets partikel.
4. Wave-Particle Duality:
* vågliknande beteende: Ljus uppvisar också vågliknande beteende, såsom diffraktion och störningar. Detta är väl etablerat och motsäger inte ljusets partikel.
* partikelliknande beteende: Experimenten som beskrivs ovan visar tydligt ljusets partikel.
Detta är bara några exempel på de experimentella bevisen som stöder ljusets partikel. Även om det är viktigt att komma ihåg att ljus uppvisar både vågliknande och partikelliknande beteende (vågpartikeldualitet), är den fotoelektriska effekten, Compton-spridningen och svartkroppsstrålningen starka bevis som stöder idén att ljus består av diskreta paket med energi som kallas fotoner.
