– Квант Энергии: Планк ввел понятие «квант» (от лат. quantum – «сколько»). Он постулировал, что энергия излучателя (например, атома) может изменяться только скачками, на определенные величины. Формула, которую он предложил, связывала энергию кванта (E) с частотой излучения (ν) через универсальную константу: E = hν.
– h – это постоянная Планка, крошечное число (примерно 6.63 x 10^-34 Дж·с), которое стало одной из фундаментальных констант Вселенной.
– Революционный Характер Идеи: Это было радикально. Все прежние представления о непрерывности и плавности природы были опровергнуты. Энергия, материя – всё могло иметь дискретную, «зернистую» структуру. Планк, по сути, сказал: «Вселенная не является плавным потоком, она состоит из крошечных, неделимых пакетов».
– Личное Ощущение Планка: Сам Планк относился к своей идее как к чисто математическому трюку, необходимому для решения конкретной проблемы. Он не верил, что это отражает реальную физическую природу энергии. Он надеялся, что будущие, более глубокие теории смогут объяснить эти результаты без введения такой «некрасивой» дискретности.
Альберт Эйнштейн и Фотон: Свет как Частица
Идею Планка подхватил молодой Альберт Эйнштейн. В 1905 году, в своей знаменитой работе о фотоэффекте, он пошел еще дальше. Эйнштейн предположил, что кванты энергии – это не просто математический инструмент, а реальные физические сущности. Он назвал их «квантами света» или «фотонами».
– Объяснение Фотоэффекта: Фотоны – это частицы света, каждая из которых несет в себе определенное количество энергии, пропорциональное частоте света (E=hν). Когда фотон с достаточной энергией (т.е. с достаточно высокой частотой) сталкивается с электроном в металле, он передает ему всю свою энергию. Если этой энергии хватает, электрон выбивается. Интенсивность света – это просто количество фотонов.
– Элегантность Решения: Эйнштейн смог дать элегантное и полное объяснение всем аномалиям фотоэффекта, используя эту гипотезу. Он показал, что свет ведет себя не только как волна, но и как поток дискретных частиц.