Η θεωρητική ερμηνεία των πειραματικών δεδομένων του φωτοηλεκτρικού φαινομένου είναι ένα πολύ δύσκολο πρόβλημα, αν δεν είμαστε υποψιασμένοι εκ των προτέρων για την σωματιδιακή φύση του φωτός. Υποψιασμένος ήταν και ο Einstein (από τον Planck) όταν ερμήνευε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Χρησιμοποιώντας τα πειραματικά δεδομένα του Philipp Lenard συμπέρανε ότι το φως αποτελείται από μικρά πακέτα ενέργειας, τα κβάντα φωτός ή φωτόνια. Δημοσίευσε την εργασία του το 1905 με τίτλο ‘On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light‘. Και ήταν αυτή που του χάρισε το βραβείο Νόμπελ φυσικής το 1921 (και όχι η θεωρία της σχετικότητας).
Ο Lenard είχε βραβευθεί με Νόμπελ το 1905 για την εργασία του στις καθοδικές ακτίνες και εκείνη την εποχή οι σχέσεις του με τον Einstein ήταν πολύ καλές. Όμως η αναμφισβήτητη πειραματική ευφυία του Lenard δεν ήταν αρκετή για να τον προστατέψει από την ναζιστική ιδεολογία. Υιοθετώντας το Mein Kampf (Ο αγκών μου) του Χίτλερ, άρχισε να διαχωρίζει την φυσική, ανάλογα με τη φυλή και την εθνικότητα. Έτσι, εξαπέλυσε επίθεση κατά της θεωρίας της σχετικότητας του εβραίου Αϊνστάιν, και γενικότερα κατά της νεώτερης θεωρητικής φυσικής την οποία θεωρούσε εβραϊκή επιστήμη. Το ναζιστικό κόμμα τον επιβράβευσε οριζοντάς τον ως αρχηγό της φυσικής των Αρίων.
Μπορεί ο Αϊνστάιν να εξήγησε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο υποθέτοντας την σωματιδιακή φύση του φωτός το 1905, αλλά η εργασία του δεν έγινε ευρέως αποδεκτή. Για δεκαετίες μετά, ακόμη και στη δεκαετία του 1930, όταν σχεδόν όλοι οι φυσικοί υιοθετούσαν την κβαντομηχανική φύση του ατόμου, η κβαντική φύση του φωτός δεν ήταν εύκολα αποδεκτή (άσχετα με τους ναζιστές φυσικούς που συνέχιζαν την αθλιότητα απορρίπτοντάς την ως εβραϊκή θεωρία).
Την δεκαετία του 1930 ξεκινούσε σπουδές και καριέρα στη φυσική ο Willis Eugene Lamb Jr. και επηρεασμένος από το κλίμα της εποχής σίγουρα θα είχε προβληματιστεί σχετικά με την ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου που είχε δώσει ο Αϊνστάιν. Κι ενώ στη συνέχεια αφοσιώθηκε στις έρευνές του για τις οποίες επιβραβεύθηκε το 1955 με Νόμπελ για την πειραματική ανακάλυψη της μετατόπισης Lamb, μετά από αρκετά χρόνια επέστρεψε στους νεανικούς του προβληματισμούς, επιχειρώντας την ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου χωρίς την έννοια των κβάντων φωτός.
Ο Lamb συνεργάστηκε με τον φυσικό Marlan O. Scully και δημοσίευσαν το 1969 άρθρο με τίτλο «The photoelectric effect without photons» , στο περιοδικό Polarization, Matière et Rayonnement, Volume in Honour of A. Kastler, Presses Universitaires de France, Paris. Εκεί υποστηρίζουν ότι μια λανθασμένη αντίληψη που κουβαλάνε οι περισσότεροι φυσικοί από τα χρόνια των σπουδών τους, είναι ότι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο για να εξηγηθεί απαιτεί την κβάντωση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.
Μπορεί η φωτοηλεκτρική εξίσωση του Αϊνστάιν hf=K+φ να έπαιξε τεράστιο ρόλο στην ανάπτυξη της σύγχρονης κβαντικής θεωρίας, όμως για τους Lamb και Scully το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί πλήρως χωρίς να επικαλεστούμε την έννοια των κβάντων φωτός, θεωρώντας το φως ως κλασσικό ηλεκτρομαγνητικό κύμα.
Εννοείται πως δεν απορρίπτουν την κβαντική φύση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, καθώς οι ίδιοι υπενθυμίζουν πως διάφορα φαινόμενα φαινόμενα (η ακτινοβολία του μέλανος σώματος, το φαινόμενο Compton κ.ά.), για να εξηγηθούν απαιτούν την ύπαρξη των φωτονίων. Και αποδίδουν πολλά εύσημα στους φυσικούς των αρχών του αιώνα που συνειδητοποίησαν ότι «κάτι» έπρεπε να κβαντωθεί.
Όμως δεν περιλαμβάνουν το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο στα φαινόμενα που αποδεικνύουν νομοτελειακά την σωματιδιακή φύση του φωτός. Θεωρούν ιστορικό λάθος το ότι η έννοια του φωτονίου έδραιώθηκε από την δημοσίευση του Αϊνστάιν του 1905. Υποστηρίζουν πως όλα τα πειραματικά δεδομένα του φωτοηλεκτρικού φαινομένου ερμηνεύονται από μια θεωρία όπου το φως θεωρείται κλασικό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ενώ η ύλη (τα άτομα) αντιμετωπίζονται κβαντομηχανικά.
Η ερμηνεία τους περιλαμβάνει (α) την φωτοηλεκτρική εξίσωση του Αϊνστάιν (β) την γραμμική σχέση μεταξύ φωτορεύματος και έντασης φωτός και (γ) τις παρατηρήσεις άμεσης εκπομπής φωτοηλεκτρονίων με χαμηλής έντασης ακτινοβολίας που προκύπτουν μετά από χρόνους φωτισμού ανεπαρκείς για την κλασική «συσσώρευση» ενέργειας που απαιτείται για την εκπομπή ηλεκτρονίου. Η ημικλασική περιγραφή του φωτοηλεκτρικού φαινομένου από τους Lamb και Scully γίνεται χωρίς την εισαγωγή της έννοιας του φωτονίου και μπορεί να ιδωθεί σήμερα ως μια δύσκολη άσκηση κβαντομηχανικής:
πηγή: https://ntrs.nasa.gov/citations/19680009569
Κατηγορίες:ΙΣΤΟΡΙΑ, ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ
physicsgg 
Σχολιάστε