1. Efecto fotoeléctrico:
* Observación: Cuando la luz brilla sobre una superficie de metal, se emiten electrones. Este efecto se conoce como el efecto fotoeléctrico.
* Explicación: Einstein explicó este fenómeno proponiendo que la luz consiste en pequeños paquetes de energía llamados fotones. La energía de un fotón es directamente proporcional a su frecuencia. Cuando un fotón golpea un electrón en el metal, transfiere su energía al electrón. Si el fotón tiene suficiente energía, puede eliminar el electrón del metal.
* Características clave:
* Frecuencia umbral: Hay una frecuencia mínima de luz (frecuencia de umbral) por debajo de la cual no se emiten electrones, independientemente de la intensidad de la luz. Esto demuestra la naturaleza cuántica de la luz, ya que la energía de un fotón depende de su frecuencia.
* Emisión instantánea: Los electrones se emiten al instante, incluso si la luz es muy débil. Esto contrasta con la teoría de las olas clásicas, que predice una acumulación gradual de energía hasta que los electrones tengan suficiente energía para ser emitidos.
* Energía cinética de electrones: La energía cinética de los electrones emitidos es directamente proporcional a la frecuencia de la luz, y no a su intensidad. Esto confirma que la transferencia de energía se debe a fotones individuales, no a la intensidad general de la luz.
2. Dispersión de Compton:
* Observación: Cuando las radiografías están dispersas por electrones, las radiografías dispersas tienen una longitud de onda más larga (menor energía) que las radiografías incidentes. Este efecto se llama dispersión de Compton.
* Explicación: Compton explicó esto proponiendo que las radiografías interactúen con electrones como si fueran partículas (fotones). Cuando un fotón choca con un electrón, pierde parte de su energía, lo que hace que aumente la longitud de onda del fotón.
* Características clave:
* Conservación de energía: La energía perdida por el fotón es ganada por el electrón, lo que demuestra la conservación de la energía.
* Conservación de impulso: El impulso del fotón y el electrón también cambia durante la colisión, confirmando la naturaleza de la luz similar a la partícula.
3. Radiación de cuerpo negro:
* Observación: Un objeto calentado emite radiación en un rango de frecuencias. El espectro de esta radiación depende de la temperatura del objeto. Esto se conoce como radiación de cuerpo negro.
* Explicación: La física clásica no pudo explicar el espectro observado, que mostró un pico a una frecuencia específica que dependía de la temperatura. Max Planck explicó con éxito esto suponiendo que la energía se cuantifica, lo que significa que solo puede existir en paquetes discretos. Esto condujo a la cuantización de la energía a la luz, apoyando aún más la naturaleza de las partículas de la luz.
4. Dualidad de partículas de onda:
* Comportamiento similar a la onda: La luz también exhibe un comportamiento similar a las olas, como la difracción y la interferencia. Esto está bien establecido y no contradice la naturaleza de las partículas de la luz.
* Comportamiento similar a las partículas: Los experimentos descritos anteriormente demuestran claramente la naturaleza de las partículas de la luz.
Estos son solo algunos ejemplos de la evidencia experimental que respalda la naturaleza de las partículas de la luz. Si bien es importante recordar que la luz exhibe un comportamiento tanto en forma de onda y de partículas (dualidad de partículas de onda), el efecto fotoeléctrico, la dispersión de Compton y la radiación del cuerpo negro son una fuerte evidencia que respalda la idea de que la luz está compuesta por paquetes discretos de energía llamados fotones.
