Az anyag kettős természete

A fény hullámtermészetét az interferencia, fényelhajlás, és a polarizáció jelensége bizonyítja (hullámtulajdonságok):

• interferencia:az a jelenség, amelynél a hullámok találkozásából származó eredő hullámkép erősítésekből és gyengítésekből áll. Pl a szappanhártyán vagy az olajfolton látható színes csíkok a fényinterferencia következményei.
• elhajlás: a hullám terjedési irányának változása, ha valamilyen akadály álla hullám útjában. Amennyiben ez az akadály egy optikai rács, a rács lehetővé teszi a fény hullámhosszának mérését, és alkalmazható színképek előállítására.
• polarizáció:a tranzverzális hullámokban több síkban is terjedhetnek rezgések. Ha egy ilyen hullámot keskeny résen bocsátunk át, a résből csak olyan hullámok lépnek ki, amelyek rezgésiránya párhuzamos a rés irányával. Alkalmazása: polárszűrők (fényképezőgép, napszemüveg-tükröző felületek zavart fényeinek kiszűrése)

Fényelektromos jelenség

A különböző fémekből megfelelő megvilágítás hatására elektronok lépnek ki. Ez a fotoeffektus. A fény képes elvégezni az elektronok kilépési munkáját, ami által létrejöhet a jelenség, azonban ezt nem a megvilágítás erőssége, hanem a megvilágító fény frekvenciája határozza meg. Tehát a kilépő elektronok sebessége csak a megvilágító fény frekvenciájától és a fém anyagára jellemző kilépési munkától függ. A fotoeffektus csak akkor jöhet létre, ha a fény frekvenciája nagyobb egy küszöbnél, a határfrekvenciánál. A fényelektromos jelenség magyarázatára Albert Einstein kidolgozta a fény fotonelméletét. Abból a feltevésből indult ki, hogy a fény elemi, oszthatatlan energiacsomagként (részecskeként, amit fotonnak nevezett el, E=h·f energiaadagokkal (h=Plank állandó)) viselkedik akkor, ha a fém felületén elnyelődik. Ez a h·f energiaadag fedezi az elektron kilépési munkáját (a fennmaradó rész mozgási energia formájában marad meg).

• Alkalmazása: riasztóberendezések, automatikus berendezések (aut. bekapcsolódó világítás – kivéve a hűtőket :D, ajtók, felvonók zárását ellenőrző biztonsági berendezések…), napelem (félvezető anyagból készült fényelektromos érzékelő, melyben fény hatására fezültség keletkezik, és áram indukálódik.)
• Fényelektromos egyenlet: h*f=Eki +Emozg

Albert Einstein munkássága (1879.Németország – 1955 USA)

Német fizikus, a modern elméleti fizika egyik megalapozója. 1905-ben megalkotta a speciális, majd 1916-ban az általános relativitáselméletet. Jelentőset alkotott a kvantummechanika területén: ő vezette be a fénykvantumok fogalmát, és megadta a fényelektromos-jelenség elméleti magyarázatát. Brown-mozgással kapcsolatos tanulmányai bizonyítékot szolgáltattak az atomok létezésére. A Bose-Einstein eloszlás, mint azóta kiderült, a bozonok (pl. a fotonok) eloszlását írja le. 1921-ben megkapta a fizikai Nobel-díjat.

A fotocella működése a fotoeffektuson alapul. A fotokatódba becsapódó foton a fotokatódból egy elektront üt ki. A kiütött elektronok a pozitívan töltött anód felé repülnek tova és ez így keletkezett áramot mérjük. A fotokatódot érő beeső fotonok fluxusa arányos a mért árammal. Fotocella előnyei: olcsó, egyszerű és – ami a legfontosabb – lineáris karakterisztikájú. Azonban alacsony az érzékenysége, külső áramra van szüksége és különböző fotokatódoknak különböző az átviteli karakterisztikájúk (más hullámhosszú fotonokra más az áram/beeső foton fluxus arány.)

A foton tehát az elektromágneses sugárzás elemi részecskéje. Energiája a Plank-állandó ás az elektromágneses hullám frekvenciájának szorzata: h*f=m*c^2 Tömege (nyugalmi tömege nulla): m=(h*f) / (c^2) A foton sebessége c (fénysebesség), tehát a lendülete: I= m*c = h*f/cFényelektromos egyenlet

A fizikában hullám-részecske kettősségnek nevezzük azt a koncepciót, hogy a fény és az anyag mutat mind hullám-, mind részecsketulajdonságokat. Ez a kvantummechanika egyik központi fogalma.

Louis-Victor de Broglie megfogalmazta a de Broglie hipotézist (de Broglie féle hullámhossz) amiben azt állította, hogy minden anyagnak van hullámtermészete. Összefüggésbe hozta a λ hullámhosszat a p impulzussal. Szigorúan vett tudományos munkáján túl Louis de Broglie gondolkodott és írt a tudományfilozófiáról, beleértve a modern tudományos felfedezések értékét.Louis de Broglie így egy új területet teremtett a fizikában, a hullámmechanikát, egyesítve a fény és az anyag fizikáját. Ezért 1929-ben fizikai Nobel-díjban részesült. Ezen munkájának alkalmazásai közé tartozott az elektronmikroszkóp kifejlesztése, ami sokkal jobb felbontással rendelkezik, mint az optikai mikroszkóp, köszönhetően az elektronnak a fotonéhoz képest rövidebb hullámhosszának.