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アルバートアインシュタインは、相対性理論と質量とエネルギーを同等にする方程式で記憶されていますが、どちらの業績もノーベル賞を受賞しませんでした。彼は、量子物理学の理論的研究でその栄誉を受けました。アインシュタインは、ドイツの物理学者マックス・プランクによって進められたアイデアを発展させ、光は離散粒子で構成されていると提案しました。彼は導電性金属表面に光を当てると電流が発生すると予測し、この予測は実験室で証明されました。
光の二重の性質
プリズムによって回折された光の挙動を説明するアイザック・ニュートンNewは、光は粒子で構成されていると提案しました。彼は、高密度の媒体を通過するときに粒子が減速するため、回折が引き起こされると考えました。後の物理学者は、光は波であるという見方をする傾向がありました。この理由の1つは、2つのスリットを介して光を一度に照射すると干渉パターンが生成されることで、これは波でのみ可能です。ジェームズ・クラーク・マクスウェルが1873年に電磁気学の理論を発表したとき、彼は方程式を電気、磁気、光の波のような性質に基づいていました-関連する現象です。
紫外線の大惨事
マックスウェルの方程式の優雅さは、光透過の波動理論の強力な証拠ですが、マックスプランクは、光が逃げられない「ブラックボックス」を加熱したときに観察される動作を説明するために、その理論に反論するよう促されました。波のダイナミクスの理解によると、箱は加熱されると無限量の紫外線を放射するはずです。代わりに、離散周波数で放射しました-無限ではありません。 1900年、プランクは、この現象を説明するために、入射エネルギーを個別のパケットで「量子化」するというアイデアを進めました。
光電効果
アルバート・アインシュタインはプランクスのアイデアを心に留め、1905年に「光の生成と変換に関する発見的視点」という題名の論文を発表しました。アインシュタインによると、光の粒子は金属を構成する原子から電子を叩き出すため、金属表面に光が入射すると電流が発生します。電流のエネルギーは、光の強度ではなく、入射光の周波数（または色）に応じて変化する必要があります。このアイデアは、マクスウェル方程式が確立された科学コミュニティで革命的でした。
アインシュタイン理論検証済み
アメリカの物理学者ロバート・ミリカンは最初はアインシュタインの理論を確信していなかったので、彼はそれらをテストするために慎重な実験を考案しました。彼は排気されたガラス球の内側に金属板を置き、その板にさまざまな周波数の光を放ち、結果の電流を記録しました。ミリカンは懐疑的だったが、彼の観察はアインシュタインの予測と一致した。アインシュタインは1921年にノーベル賞を受賞し、ミリカンは1923年に受賞しました。アインシュタインもプランクもミリカンも粒子を「光子」と呼びませんでした。この用語は、1929年にバークレーの物理学者ギルバートルイスによって造られるまで使用されませんでした。