Einstein'ın Kuantum Mekaniğinin Doğuşuna Yol Açan Nobel Ödüllü Tek Çalışması: Fotoelektrik Etki
fotoelektrik etki, ışığın foton adı verilen parçacıklardan oluştuğunu gösteren olaydır.
heinrich rudolf hertz adlı fizikçinin, elektromanyetik dalgaların varlığını göstermeye çalışırken yaptığı deneylerde, bir kaynaktan yayılan ışığın çarptığı metal yüzeyden, elektronların koptuğunu tesadüfen farketmesi ile ortaya çıkmıştır. bu yüzden ilk başta olay, "hertz etkisi" olarak anılmıştır.
metal yüzeyden kopan elektron miktarının şaşırtıcı bir şekilde gönderilen ışığın şiddeti ile orantılı olmadığı farkedilmiştir. oysa klasik maxwell dalga teorisine göre ne kadar şiddetli ışık gönderirlirse o kadar çok elektronun kopması beklenirdi.
einstein 1905 yılında yayınladığı makalelerden birinde bu olaya photoelectric effect adını vermiş ve bunu fiziğe yeni bir anlayış getirerek açıklamıştır
planck'in foton hipotezinden yola çıkarak yaptığı açıklamaya göre gelen ışık bir dalga değil, foton adında ve her biri e = hf (h=planck sabiti, f=ışığın frekansı) enerjisine sahip parçacıklardan oluşan bir şeydi. bu modele göre ışığın şiddetini artırmak birim zamanda yayılan foton sayısını artırıyor, ancak frekans değişmediği için her fotonun enerjisi sabit kalıyordu. foton, madde yüzeyindeki bir elektrona çarptığında hf enerjisinin bir kısmı elektronu madde yüzeyinden sökmek için harcanmakta (bu enerjiye maddenin iş fonksiyonu denir) geri kalanı ise elektronun kinetik enerjisi olarak aktarılmaktadır.
dolayısıyla belli bir frankansın altında gönderilen ışık, şiddeti ne olursa olsun yüzeyden elektron koparamayacak, gönderilen ışığın frekansı arttırıldıkça yüzeyden kopan elektron sayısı ve bu elektronların kinetik enerjileri artacak.
fotoelektrik etki, ışığın dalga özelliğinin yanı sıra parçacık özelliğine sahip olduğunu gösteren modern fiziğin mihenk taşı niteliğinde deneyleriden birisidir.
Einstein, Kuantum Fiziği Konusunda Yanılmış mıydı?
