Işığın Parçacık Karakteri: Fotoelektrik Olay ve Compton Saçılması

Einstein'a (1905) göre ışık $E = hf$ enerjili fotonlardan oluşur. Bir foton metal yüzeydeki bir elektrona enerjisinin tamamını verir; elektronu metalden koparmak için en az iş fonksiyonu $\phi$ kadar enerji gerekir: $$K_{\max} = hf - \phi = eV_s .$$ Eşik frekansı $f_0 = \phi/h$'nin altında, ışık ne kadar şiddetli olursa olsun elektron sökülemez. Şiddet yalnızca saniyedeki foton (dolayısıyla elektron) sayısını, yani doyum akımını artırır; $K_{\max}$'ı değiştirmez. $K_{\max}$–$f$ grafiğinin eğimi $h$'yi verir (Millikan, 1916).

Compton saçılmasında X-ışını fotonu serbest bir elektrona çarpar; enerji ve momentum korunumu, saçılan fotonun dalga boyunu artırır: $$\Delta\lambda = \lambda' - \lambda = \frac{h}{m_e c}(1 - \cos\theta),\qquad \frac{h}{m_e c} = 2.426\ \text{pm}.$$