Scientia

Două dintre concepţiile greşite pe care o parte a publicului le are despre marele Albert Einstein sunt că teoria relativităţii i-ar fi adus premiul Nobel pentru fizică şi că el ar fi descoperitorul efectului fotoelectric. Aflaţi pentru ce a fost Einstein laureat al Nobelului şi lămuriţi-vă în privinţa efectului fotoelectric citind în acest articol.

Pentru ce descoperire i-a fost decernat premiul Nobel lui Einstein?

Einstein este în special cunoscut pentru teoria relativităţii, dar nu recunoaşterea valorii acestei teorii i-a adus marelui fizician Premiul Nobel. La data acordării premiului, deşi teoria relativităţii era cunoscută de comunitatea ştiinţifică, era considerată încă de mulţi o teorie excentrică, ce nu avea suficiente confirmări pentru a fi considerată un adevăr irefutabil.

Realizarea lui Einstein care a atras acordarea prestigiosului premiu savantului elveţian în 1921 a fost explicarea  efectului fotoelectric folosind natura cuantică a luminii. Folosind cuvintele comitetului Nobel, lui Albert Einstein i s-a decernat premiul  pentru “munca sa în slujba fizicii teoretice şi, în special, pentru descoperirea legilor care guvernează efectul fotoelectric”.

Este Einstein descoperitorul efectului fotoelectric?

Contrar percepţiei  comune, Einstein nu este descoperitorul acestui fenomen (efectul fotoelectric), care constă în emisia de electroni de către o suprafaţă metalică bombardată cu radiaţie electromagnetică (raze X sau unde electromagnetice din zona spectrului vizibil). Efectul de emisie a fotoelectronilor (cum sunt numiţi electronii astfel dislocaţi) a fost descoperit de către Heinrich Hertz, motiv pentru care, iniţial, efectul a fost cunoscut sub numele de efect Hertz, denumire care s-a pierdut cu timpul. Einstein a fost cel care a explicat la nivel teoretic cele observate la producerea acestui efect, folosindu-se de concepte introduse cu doar 5 ani în urmă de Max Planck.

Ce este efectul fotoelectric?

Atunci când pe suprafaţa unui metal cad raze de lumină (fotoni), o foarte mică parte din electronii atomilor ce formează metalul sunt dislocaţi (vezi imaginea de mai sus). Fenomenul survine cu mai mare uşurinţă atunci când electronul este legat mai slab de ioni şi din această cauză apare mai ales la metalele alcaline. Efectul fotoelectric apare numai atunci când frecvenţa luminii este mai mare decât o valoare critică ce depinde de natura metalului. Numărul electronilor dislocaţi este proporţional cu intensitatea luminii ce cade pe metal.

Ce realizări ale lui Max Planck l-au inspirat pe Einstein?

Max Planck, fizician german, a ajuns - studiind radiaţia corpului negru - la concluzia că energia radiată de un corp sub forma undelor electromagnetice este emisă în mod discret doar ca multiplu al unei valori de bază dată de produsul dintre o constantă şi frecvenţa undelor electromagnetice emise: E=h*λ. Valoarea fixă a fost botezată constanta lui Planck, notată cu h şi are valoarea 6,626x10^-34J*s, iar frecvenţa este dată în cazul spectrului vizibil de culoarea luminii. Pentru contribuţiile sale la stabilirea naturii discrete a energiei lui Max Planck i-a fost decernat în 1918 Premiul Nobel pentru fizică.

Pornind de la concluziile lui Max Planck privind radiaţia corpului negru, Einstein a propus ideea că şi lumina se manifestă sub forma unor cuante de energie, numite ulterior fotoni, iar energia unui foton depinde de constanta lui Planck şi de frecvenţa radiaţiei electromagnetice corespunzătoare. Plecând de la aceste premise, Einstein a formulat o teorie care explică în detaliu ce se petrece la "bombardarea" unei suprafeţe metalice cu unde electromagnetice din zona razelor X sau a spectrului vizibil.