Encara que la teoria ondulatòria és generalment correcta quan descriu la propagació de la llum, falla a l’hora d’explicar altres propietats com la interacció de la llum amb la matèria.
Quan, el 1887, Hertz va confirmar experimentalment la teoria de Maxwell, també va observar un nou fenomen, l’efecte fotoelèctric, que només pot explicar-se amb un model de partícules per a la llum:
El fotó: partícula de llum
Einstein ha contribuït enormement al nostre coneixement sobre la llum. No sols va demostrar que la velocitat de la llum en el buit (aproximadament 300.000 km/s) no pot ser superada, sinó que va introduir la idea del quant de llum.
En essència la idea d’einstein consisteix a considerar que la llum està formada per partícules ja que els quants són petits "paquets" indivisibles d’energia, als que va anomenar fotons. Recorda que Newton va plantejar la idea de la llum composta de partícules, a les que va anomenar corpuscles. Els fotons poden tenir diferent energia depenent de la seva freqüència, així una radiació de freqüència elevada està composta de fotons d’alta energia. La relació entre la freqüència i l’energia és:
E = hf
on E = energia ,h = constant de Planck i f = freqüència.
Aquesta idea d’einstein explica per què algunes radiacions com la ultraviolada, els rajos X i els rajos gamma són perjudicials per als éssers vius. Recorda que totes aquestes radiacions es troben a la zona de major freqüència de l’espectre electromagnètic, i per tant tenen associada una energia molt alta que pot produir alteracions en les nostres cèl·lules i fins i tot en el nostre ADN.
L’efecte fotoelèctric
|
|
És un curiós fenomen que consisteix en el fet que els electrons de la superfície d’alguns metalls es desprenen quan es fa incidir la llum sobre ells. Es va descobrir que aquests electrons tenien una energia que mai superava una quantitat màxima. Si s’usava un llum més intensa es produïen més electrons però no s’augmentava la seva energia. Aquest fet era inexplicable amb la teoria d’ones ja que, segons ella, si s’utilitzava una llum de major freqüència hauria d’augmentar també l’energia dels electrons despresos.
|
La idea de la llum composta per fotons també la va utilitzar Einstein per explicar l’efecte fotoelèctric i va rebre per això el Premi Nobel el 1921. Així, va plantejar que els electrons només absorbien un quant d’energia, és a dir un fotó, de manera que si s’augmenta la freqüència de la llum incident s’aconsegueix que es desprengui nombre més gran d’electrons per unitat de temps, però la seva energia no augmentarà perquè tots ells han absorbit la mateixa quantitat: un fotó.
