La teoría de cuerdas: idea nobel de Einstein de la luz

Los fotones son una de las partículas fundamentales de la física que los físicos esperan para explicar el uso de la teoría de cuerdas. Einstein recibió el Premio Nobel no por la relatividad, sino por su trabajo en el uso de la idea de Planck del cuanto de explicar otro problema - el efecto fotoeléctrico.

Él fue más allá de Planck, lo que sugiere que todas la energía electromagnética se cuantifica. Luz, Einstein dijo, se trasladaron no en las olas, pero en paquetes de energía. Estos paquetes de energía llamados se hicieron fotones.

los efecto fotoeléctrico se produce cuando la luz incide sobre ciertos materiales que luego emiten electrones. Es casi como si los golpes de luz que suelten los electrones, haciéndolos volar del material. El efecto fotoeléctrico se observó por primera vez en 1887 por Heinrich Hertz, pero continuó rompecabezas físicos hasta 1905 explicación de Einstein.

Células solares modernos trabajan fuera el mismo principio que el efecto fotoeléctrico. Compuesto por materiales fotoeléctricos, toman la radiación electromagnética en forma de luz solar y la convierten en electrones libres. Esos electrones libres a continuación, ejecute a través de cables para crear una corriente eléctrica que puede alimentar dispositivos tales como luces ornamentales en el parterre o rovers marcianos de la NASA.

Al principio, el efecto fotoeléctrico no parecía tan difícil de explicar. Los electrones absorben la energía de la luz, lo que hizo que los electrones para volar fuera de la placa de metal. Los físicos aún sabían muy poco acerca de los electrones - y prácticamente nada sobre el átomo - pero esto tenía sentido.

Como era de esperar, si aumentó de la luz intensidad (la energía total por segundo realizado por el rayo), más electrones sin duda fueron emitidos (ver la parte superior de la figura). Había dos problemas inesperados sin embargo:

• Por encima de una cierta longitud de onda, no se emiten electrones - no importa la intensidad de la luz es (como se muestra en la parte inferior de la figura).

• Al aumentar la intensidad de la luz, la velocidad de los electrones no cambia.

  

Einstein vio una conexión entre este primer problema y la catástrofe ultravioleta enfrentado por Max Planck, pero en la dirección opuesta. La luz de longitud de onda más larga (o la luz con menor frecuencia) no lograron hacer cosas que estaban siendo alcanzados por la luz de longitud de onda más corta (luz con mayor frecuencia).

Planck había creado una relación proporcional entre la energía y la frecuencia. Einstein hizo de nuevo lo que más estaba en - él tomó las matemáticas a su valor nominal y se aplica de forma coherente. El resultado fue que la luz de alta frecuencia tenía mayores fotones de energía, por lo que fue capaz de transferir la energía suficiente en el electrón para que noqueado suelto.

Los fotones de baja frecuencia no tenían suficiente energía para ayudar a los electrones escapan. Los fotones tenía que tener la energía por encima de un determinado umbral para golpear los electrones sueltos.

Del mismo modo, el segundo problema de la noneffect de la intensidad de la luz en la velocidad de un electrón también se resuelve con vista cuántica de Einstein de la luz. La energía de cada fotón se basa en su frecuencia (o longitud de onda), por lo que el aumento de la intensidad no cambia la energía de cada fotones sólo aumenta el número total de fotones.

Esta es la razón por aumento de la intensidad provoca más electrones para conseguir emitidos, pero cada electrón mantiene la misma velocidad. El fotón individual golpea a un electrón con la misma energía que antes, pero más fotones están haciendo el mismo trabajo. No solo electrón obtiene el beneficio del aumento de la intensidad.

Basado en el principio de que la velocidad de la luz era constante (la base de su teoría especial de la relatividad), Einstein sabía que estos fotones siempre se movían a la misma velocidad, c. Su energía sería proporcional a la frecuencia de la luz, sobre la base de las definiciones de Planck.