ما عجزت الفيزياء الكلاسيكية عن تفسيره
لو كان الضوء موجةً فحسب، لكان الضوء الخافت قادرًا في النهاية على مراكمة طاقة كافية لتحرير الإلكترونات. غير أن الضوء الأحمر الذي يقلّ عن تردّد العتبة لم يُطلق إلكترونات مهما اشتدّ سطوعه، بينما أطلقها الضوء فوق البنفسجي ولو كان خافتًا على الفور. وكانت طاقة الإلكترونات تتوقّف على التردّد لا على الشدّة.
فوتونات أينشتاين
اقترح أينشتاين عام 1905 أن الضوء يتألّف من حُزم هي الفوتونات، طاقة كلٍّ منها E = hf. ولا يفلت الإلكترون إلا إذا تجاوزت طاقة فوتون واحد دالة الشغل للفلزّ، ويتحوّل الفائض إلى طاقة حركية. أما السطوع فيعني ببساطة عددًا أكبر من الفوتونات. وأكّدت تجارب ميليكان ذلك، ونال أينشتاين جائزة نوبل عام 1921 عن هذا العمل لا عن النسبية. وقادت ازدواجية الموجة والجسيم إلى ميكانيكا الكمّ ومبدأ عدم اليقين، وتقوم على هذه الظاهرة الخلايا الشمسية ومستشعرات الكاميرات.
أسئلة شائعة
- هل الضوء جسيم أم موجة؟
- كلاهما؛ فالتداخل يُظهر السلوك الموجي، والظاهرة الكهروضوئية تُظهر السلوك الجسيمي.
- هل تستخدمها الخلايا الشمسية؟
- نعم، عبر ظاهرة كهروضوئية داخلية ذات صلة (الظاهرة الكهروضوئية الجهدية) في أشباه الموصلات.
تاريخ مراجعة المصادر: 2026-10-26
المراجع
- Einstein, A. (1905). Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt. Annalen der Physik, 17, 132–148.
- Millikan, R. A. (1916). A direct photoelectric determination of Planck's h. Physical Review, 7(3), 355–388.
- The Nobel Prize in Physics 1921. NobelPrize.org.
- Planck, M. (1901). Über das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum. Annalen der Physik, 4, 553–563.
- Lenard, P. (1902). Über die lichtelektrische Wirkung. Annalen der Physik, 8, 149–198.
- Compton, A. H. (1923). A quantum theory of the scattering of X-rays by light elements. Physical Review, 21(5), 483–502.