1. El efecto fotoeléctrico:
* Observación: Cuando la luz brilla sobre una superficie de metal, se emiten electrones. La energía de estos electrones depende de la *frecuencia *de la luz, no su *intensidad *. Esto es contrario a la teoría de la onda clásica, que predice que la energía del electrón debe depender de la intensidad de la onda de luz.
* Explicación: Albert Einstein explicó esto al proponer que la luz se cuantifica en paquetes de energía llamados fotones. La energía de un fotón es directamente proporcional a la frecuencia de la luz. Un electrón absorbe toda la energía de un solo fotón, lo cual es suficiente para expulsarlo del metal si la energía del fotón excede la función de trabajo del metal.
2. Radiación de cuerpo negro:
* Observación: Un cuerpo negro es un objeto hipotético que absorbe toda la radiación electromagnética que cae sobre él. Clásicamente, el espectro del cuerpo negro debe tener una distribución de energía que aumente sin unión a frecuencias más altas, lo que lleva a la "catástrofe ultravioleta". Sin embargo, experimentalmente, el espectro alcanza su punto máximo a una frecuencia específica que depende de la temperatura del cuerpo negro.
* Explicación: Max Planck explicó con éxito el espectro observado suponiendo que se cuantifica la energía de la luz. Propuso que la luz se emite y absorbe en paquetes discretos, más tarde llamados fotones, con energía proporcional a la frecuencia.
3. Dispersión de Compton:
* Observación: Cuando los rayos X dispersan los electrones, pierden energía y cambian la longitud de onda. Esta pérdida de energía no puede explicarse por la dispersión de ondas clásicas, lo que predice solo un cambio de dirección.
* Explicación: Este experimento proporciona más evidencia de la naturaleza de las partículas de la luz. El cambio en la longitud de onda puede explicarse asumiendo que el fotón de rayos X choca con el electrón como dos bolas de billar, transfiriendo parte de su energía e impulso.
4. Experimento de doble cola:
* Observación: Si bien el experimento de doble cola demuestra la interferencia de onda, también muestra que la luz se comporta como partículas al interactuar con el detector. Los fotones individuales llegan a la pantalla en ubicaciones discretas, pero el patrón de fotones con el tiempo muestra un patrón de interferencia.
* Explicación: Este experimento destaca la dualidad de la luz de la luz. Aunque la luz se propaga como una onda, interactúa con la materia como partículas individuales (fotones).
5. Experimentos de fotón único:
* Observación: Se han realizado experimentos donde se envía un solo fotón a través de una doble hendidura. A pesar de la falta de otro fotón para "interferir" con, el fotón todavía crea un patrón de interferencia en el detector.
* Explicación: Esto demuestra que el fotón de alguna manera "interfiere consigo mismo", difuminando aún más las líneas entre el comportamiento de onda y partículas.
Estas observaciones y experimentos proporcionan una fuerte evidencia de que la luz exhibe propiedades de ondas y partículas. La descripción clásica de la luz de la luz no explica estos fenómenos, lo que lleva al desarrollo de la mecánica cuántica, que proporciona una imagen más completa de la naturaleza de la luz.
