Κατά τη διάρκεια του 19ου αιώνα η Κλασική Φυσική, δηλαδή η φυσική που στηρίζονταν στην Κλασική Μηχανική, την Κλασική Στατιστική Φυσική και την Ηλεκτρομαγνητική Θεωρία του Maxwell, κατόρθωσε να εξηγήσει ένα σύνολο μακροσκοπικών φαινομένων. Η Νευτώνεια Μηχανική στηριζόμενη στο νόμο του Νεύτωνα (F = ma), αφορούσε την κίνηση που εκτελούν τα σώματα κάτω από την επίδραση κάποιας δύναμης και ήταν ο θεμέλιος λίθος της Κλασικής Φυσικής. Η Κλασική Στατιστική Φυσική με τη σειρά της συνέδεε μακροσκοπικές ποσότητες όπως η πίεση και η θερμοκρασία με φυσικά μεγέθη του μικρόκοσμου μέσω των θερμοδυναμικών νόμων. Τέλος, η Ηλεκτρομαγνητική Θεωρία του Maxwell εξηγούσε σχεδόν το σύνολο των ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων. Προς τα τέλη του 19ου αιώνα παρατηρήθηκε και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Με τον όρο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, εννοούμε την εκπομπή ηλεκτρονίων από ένα μέταλλο που προκαλείται από την πρόσπτωση Η/Μ ακτινοβολίας στην επιφάνειά του.
Αργότερα το φαινόμενο παρατηρήθηκε και σε αέρια και πλέον αποτελεί μια από τις γενικότερες μορφές που η Η/Μ ακτινοβολία αλληλεπιδρά με την ύλη. Για την ερμηνεία του φαινομένου ο Albert Einstein βραβεύτηκε με το βραβείο Νόμπελ το 1921. Ωστόσο ο αντίκτυπος της ερμηνείας που έδωσε ο Einstein διαφαίνεται όταν κάποιος μελετήσει το συγκεκριμένο ιστορικό πλαίσιο της εποχής ξεκινώντας από την αρχική παρατήρηση και βλέποντας την αδυναμία της Κλασικής Φυσικής να εξηγήσει το φαινόμενο. Αρχικά το φαινόμενο παρατηρήθηκε τυχαία από τον Heinrich Hertz το 1887 καθώς πειραματιζόταν με την Η/Μ ακτινοβολία (ο ίδιος μερικά χρόνια πιο πριν είχε επιβεβαιώσει με μια σειρά πειραμάτων την Ηλεκτρομαγνητική Θεωρία του Maxwell). Ο Hertz παρατήρησε ότι ένας σπινθήρας μεταξύ δυο ηλεκτρικά φορτισμένων σφαιρών ήταν εντονότερος αν οι επιφάνειές τους εκτίθενται στην υπεριώδη ακτινοβολία απ' ότι στο ορατό φως. Κάνοντας διάφορες παραλλαγές στην πειραματική του διάταξη, συνέχισε να παρατηρεί την ίδια συμπεριφορά. Δημοσίευσε τα αποτελέσματά του χωρίς να δώσει περισσότερη βαρύτητα στο φαινόμενο. Το 1902 ο Philip Lenard, γνωστός για τα πειράματα των «καθοδικών ακτίνων» και τη συνεισφορά του στην ανακάλυψη του ηλεκτρονίου, παρατήρησε ότι η ενέργεια των ηλεκτρονίων που παράγονταν από την ακτινοβόληση μιας μεταλλικής επιφάνειας με υπεριώδες φως, ήταν ανεξάρτητη της έντασης της ακτινοβολίας, ενώ αυξανόταν για μικρότερα μήκη κύματος. Παράλληλα, ο J.J Thomson εκτέλεσε με τη σειρά του παρόμοια πειράματα επιβεβαιώνοντας τις παρατηρήσεις. Οι προβλέψεις της Κλασικής Φυσικής έρχονταν σε αντίθεση με τις πειραματικές παρατηρήσεις. Στηριζόμενοι στις εξισώσεις του Maxwell, είχε επικρατήσει στον επιστημονικό χώρο η εικόνα ότι το φως είναι και αυτό μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, δηλαδή ένα κύμα το οποίο μεταφέρει ορμή και ενέργεια στο χώρο, χωρίς την ανάγκη κάποιου μέσου διάδοσης (πείραμα Michelson-Morley). Η Κλασική Φυσική προέβλεπε ότι ένα σώμα απορροφά ή εκπέμπει ενέργεια κατά τρόπο συνεχή. Πιο συγκεκριμένα: ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να απελευθερωθούν απορροφώντας αθροιστικά την ενέργεια της ακτινοβολίας που προσπίπτει σε αυτά. Λόγω του τρόπου απελευθέρωσης που υποδεικνύει η Κλασική Φυσική, η απελευθέρωση των ηλεκτρονίων θα απαιτούσε το φωτισμό του μετάλλου για κάποιο χρονικό διάστημα. Αντιθέτως, αυτή συμβαίνει σχεδόν ακαριαία. Επιπλέον, η κυματική θεωρία του φωτός προέβλεπε ότι η ενέργεια των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων θα έπρεπε να είναι ανάλογη της έντασης της ακτινοβολίας και όχι της συχνότητας της προσπίπτουσας ακτινοβολίας!
Διαβάστε περισσότερα:
https://www.physicstime.gr/articles/7789922
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου