Contenido
- La naturaleza dual de la luz
- La catástrofe ultravioleta
- El efecto fotoeléctrico.
- Teoría de Einsteins verificada
Albert Einstein es recordado por la teoría de la relatividad y la ecuación que iguala masa y energía, pero ninguno de los logros le valió el Premio Nobel. Recibió ese honor por su trabajo teórico en física cuántica. Desarrollando ideas desarrolladas por el físico alemán Max Planck, Einstein propuso que la luz estaba compuesta de partículas discretas. Él predijo que la luz brillante sobre una superficie metálica conductora crearía una corriente eléctrica, y esta predicción se probó en el laboratorio.
La naturaleza dual de la luz
Sir Isaac Newton, describiendo el comportamiento de la luz difractada por un prisma, propuso que la luz estaba compuesta de partículas. Pensó que la difracción era causada porque las partículas se ralentizaban cuando viajaban a través de medios densos.Los físicos posteriores tendieron a ver que la luz era una onda. Una razón para esto fue que la luz brillante a través de dos rendijas a la vez produce un patrón de interferencia, que solo es posible con ondas. Cuando James Clerk Maxwell publicó su teoría del electromagnetismo en 1873, basó las ecuaciones en la naturaleza ondulatoria de la electricidad, el magnetismo y la luz, un fenómeno relacionado.
La catástrofe ultravioleta
La elegancia de las ecuaciones de Maxwell es una fuerte evidencia de la teoría ondulatoria de la transmisión de luz, pero Max Planck se inspiró para refutar esa teoría para explicar el comportamiento observado al calentar una "caja negra", de la cual no puede escapar la luz. Según la comprensión de la dinámica de las ondas, la caja debe irradiar una cantidad infinita de radiación ultravioleta cuando se calienta. En cambio, irradiaba en frecuencias discretas, ninguna de ellas infinita. En 1900, Planck propuso la idea de que la energía incidente fue "cuantizada" en paquetes discretos para explicar este fenómeno, que se conocía como la catástrofe ultravioleta.
El efecto fotoeléctrico.
Albert Einstein tomó en serio las ideas de Plancks y, en 1905, publicó un artículo titulado "Sobre un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de la luz", en el que las utilizó para explicar el efecto fotoeléctrico, observado por primera vez por Heinrich Hertz en 1887. Según Einstein, la luz incidente en una superficie de metal crea una corriente eléctrica porque las partículas de luz eliminan los electrones de los átomos que componen el metal. La energía de la corriente debe variar de acuerdo con la frecuencia, o el color, de la luz incidente, no de acuerdo con la intensidad de la luz. Esta idea fue revolucionaria en una comunidad científica en la que las ecuaciones de Maxwell estaban bien establecidas.
Teoría de Einsteins verificada
El físico estadounidense Robert Millikan no estaba convencido de las teorías de Einsteins al principio, e ideó experimentos cuidadosos para probarlas. Colocó una placa de metal dentro de una bombilla de vidrio evacuada, iluminó varias frecuencias en la placa y registró las corrientes resultantes. Aunque Millikan se había mostrado escéptico, sus observaciones coincidieron con las predicciones de Einsteins. Einstein recibió el Premio Nobel en 1921 y Millikan lo recibió en 1923. Ni Einstein, Planck ni Millikan llamaron a las partículas "fotones". Ese término no se usó hasta que fue acuñado por el físico de Berkeley Gilbert Lewis en 1929.