الضوء هو جسيم أو موجة؟ علماء الفيزياء لهذه المشكلة نقاش ساخن لعدة قرون. ميكانيكا الكم بطريقة غريبة إلى حل هذا الخلاف: هي.

لفهم الطبيعة الموجية للضوء، وهو قرار الإلكترونية الظاهري لجعل شعاع ليزر أسفل حمامات الشمس. شعاع ليزر مستقرة ومتماسكة، حزمة كثيفة من الضوء. النقطة هنا هي أنه عندما يدخل شعاع الالكترون الليزر، الجولة الأولى سيتم سحبها جانبا ثم يتم سحب الجانب الآخر إلى الوراء محددة تردد تذبذب وإيابا مرارا بذلك. هذا التردد هو أن تكون بديلا في المعادلة E = جهد عالي إلى واحد، (E هنا هو الطاقة، والخامس هو التردد، h غير ثابت بسبب مبدأ عدم اليقين قدم بلان) تردد الضوء المرئي هو أقل قليلا من 10 التذبذبات في الثانية النقطة.

هذا التشبيه هو غريب جدا، ولكن من السهل إعطاء مثال عملي أكثر. الموجات الكهرومغناطيسية والضوء هي في الواقع نفس الشيء، ولكن مع الكثير من التردد أقل. FM الترددات الراديوية ما يقرب من 10 التذبذبات في الثانية الواحدة، أو 10Hz. A ميغاهرتز هو مليون هيرتز، أو 10Hz. حتى 100 ميغاهيرتز هو 10HZ. هذا 101.5 ميغاهرتز هو 10 أكثر قليلا التذبذبات في الثانية الواحدة. بنيت محطة إذاعية FM وعلى مثل هذا التردد مماثل. عند ضبط في المحطة، وتردد أن ضبط تردد من دائرة التذبذب في مجال الالكترونيات، وجعل هذا التردد على عدد من المحطات الإذاعية. هذا يشبه إلى حد كبير حمامات الشمس الإلكترونية، والإذاعة استحم الإلكترونية في موجة الراديو امتصاص وفقا لموجات الراديو على ذلك.

يجب أن يكون القياس آخر مفيد العوامات في البحر. بشكل عام، العوامة من قبل سلسلة مرتبطة مرساة تقع في قاع البحر، لذلك لن تكون التيارات البحرية والأمواج جرفت. العوامات الطافية على الماء، في إطار العمل من موجات الحركة صعودا وهبوطا. هو مثل شعاع الليزر من الإلكترونات إلى رد فعل تحت الشمس. حمامات الشمس الإلكترونية في الواقع هناك أكثر في ظل هذه الظروف: ما لم يرتبط عليه مثل العوامة، وكأنه شيء، وإلا سوف يكون في نهاية المطاف دفعها على طول اتجاه شعاع الليزر.

كيفية تحويل جزيئات الضوء مثل نفس السلوك؟ تقدم الشهيرة تجربة التأثير الكهروضوئي لنا دليل على أن الضوء يتكون في الواقع من الفوتونات، ولكل طاقة الفوتون هو E = جهد عالي. نفسر. إذا كنت تواجه المعدن المشع مع ضوء، يمكنك ضرب الالكترونيات. باستخدام جهاز تجريبي مبتكر، يمكنك الكشف حتى هذه الالكترونات يمكن قياس الطاقة. ويمكن تفسير هذه القياسات. يتكون من العديد من فوتونات الضوء، وهو ما يعادل لهذا المعدن يتم تطبيقها على تفجير الكثير من صغيرة، كل المقابلة لالفوتونات ضرب ضد معدنية لإلكترون.

إذا الفوتونات لها ما يكفي من الطاقة، وأحيانا، يمكن أن يصطدم الإلكترونية طرد من المعدن. وفقا للمعادلة E = جهد عالي، أعلى وسائل تردد أعلى من الطاقة. ونحن نعلم أن اللون الأزرق عالية التردد من الضوء الأحمر حوالي 35، وهو ما يعني حمراء الضوء الأزرق الباطن 35 أكثر من الطاقة من أ. افترض أنك تستخدم الصوديوم لدراسة التأثير الكهروضوئي. تجربة يخبرنا بأن الحمراء الطاقة الضوئية هي كافية الصوديوم داخل الإلكترونية طرد. لا يمكن للركل أكثر إشراقا ضوء أحمر من الإلكترون، ونحن لا نرى أي الالكترونيات. ولكن الأزرق الفرعية، لأن لديهم طاقة أعلى، بدأ الإلكترون من كافية داخل الصوديوم. حتى ضعيف جدا الضوء الأزرق يمكن أن نفعل ذلك. مرئي (وبغض النظر عن عدد من الفوتونات) سطوع الضوء ليست هي القضية الأساسية، وإنما لون الضوء، ولون الضوء يحدد الطاقة لكل فوتون.

يمكن للإلكترون طرد من الضوء من الحد الأدنى للتردد الذي الصوديوم هو 5.5 10 التذبذبات في الثانية الواحدة، أي الضوء الأخضر. من الطاقة المقابلة، وذلك باستخدام المعادلة E = جهد عالي، و23 فولت. تلقي طاقة الإلكترون على إلكترون فولت فولت التيار الكهربائي 1 التي يمكن الحصول عليها. ولذلك، فإن قيمة ثابت بلانك مقسوما على 2.3 كيلو 5.5 10 التذبذبات في الثانية الواحدة. وعادة ما يختصر أنها 4.1 10 إلكترون فولت ثواني.

وباختصار، فإن سلوك الضوء في كثير من الحالات، مثل الأمواج، ثم مثل الجزيئات في كثير من الحالات. وهذا ما يسمى ازدواجية موجة-جسيم. وفقا لميكانيكا الكم، ولكن ليس فقط الخفيفة ازدواجية موجة-جسيم: كل شيء له.