معادلة بلانك-أينشتاينуравнение
في نهاية القرن التاسع عشر، واجهت الفيزياء الكلاسيكية «كارثة الأشعة فوق البنفسجية»: تنبأت النظرية بأن الجسم المسخن يشع طاقة لانهائية في المنطقة فوق البنفسجية. لحل المعضلة، اقترح ماكس بلانك عام 1900 أن الطاقة تُشع على شكل دفعات محدودة وليس بشكل مستمر، وسمّاها كمّات. لاحقًا، عمّم ألبرت أينشتاين هذه الفكرة على الضوء نفسه في عام 1905، وشرح بها الظاهرة الكهروضوئية — أي تحرير الإلكترونات بواسطة الضوء. هكذا ظهرت المعادلة E = hν: طاقة كم الضوء تساوي جداء ثابت بلانك بالتردد. صارت هذه المعادلة جسرًا من نظرية الموجة إلى الكم.
كيف يعمل
الأشعة فوق البنفسجية تحرق الجلد لأن فوتوناتها تحمل طاقة كافية لقطع الروابط الكيميائية. أما الأشعة تحت الحمراء فتدفئ فقط — فطاقة فوتوناتها ضئيلة جدًا. في الفيلم الفوتوغرافي، لا يبدأ التفاعل الكيميائي إلا بفوتونات ذات لون محدد — وإلا لما تشكلت الصورة.
💡 في مؤشر الليزر، يتكون الشعاع الأحمر من فوتونات ذات طاقة أقل من الأزرق — ولهذا يمكن لليزر الأزرق أن يشعل عود ثقاب بينما لا يستطيع الأحمر.
E = h \nu
E — طاقة الفوتون (جول)، h — ثابت بلانك، h ≈ 6.626×10⁻³⁴ جول·ثانية، ν (نيو) — تردد الإشعاع الكهرومغناطيسي (هرتز)