MENU
Banner

แสงกับรางวัลโนเบล ตอนที่ 12 | ค.ศ.1921 สำหรับงานศึกษาทางด้านฟิสิกส์ทฤษฎีโดยเฉพาะการค้นพบกฏที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริค

แสงกับรางวัลโนเบล
บทความ | ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร
นักวิจัยอาวุโส ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)

ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริคที่แสงทำให้อิเล็กตรอนในอะตอมเคลื่อนที่ได้นั้น เป็นปรากฏการณ์หนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นได้ให้ความสนใจเป็นอย่างมาก ปรากฏการณ์นี้ค้นพบโดย Heinrich Hertz ในปี ค.ศ. 1887 ต่อมา Wilhelm Hallowachs ได้แสดงให้เห็นว่าภายใต้สภาวะที่เหมาะสม แสงที่มีสีที่เหมาะสมจะทำให้วัตถุที่มีประจุลบสูญเสียประจุลบออกไป และท้ายสุดทำให้วัตถุนั้นมีประจุเป็นบวกได้ ในปี ค.ศ. 1899 Philipp Lenard อธิบายเพิ่มเติมว่าความเร็วของอิเล็กตรอนที่หลุดออกมานั้นไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงที่ตกกระทบลงบนวัตถุ

แสงกับรางวัลโนเบล
ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริคเมื่อแสงตกกระทบโปแตสเซียมที่ต้องการพลังงานอย่างน้อย 2.0 eV (ภาพจาก http://www.cem.msu.edu/ ~harrison/cem483/)

คำอธิบายที่สมบูรณ์มากขึ้นเกิดจากการใช้หลักการที่คิดว่าแสงเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่มีระดับพลังงานแบบไม่ต่อเนื่อง และแสงความถี่หนึ่งจะก่อให้เกิดแสงที่มีพลังงานต่ำกว่าหรือเท่ากันกับพลังงานของแสงตกกระทบเท่านั้น ซึ่ง Albert Einstein นี้เองที่ได้นำเสนอแนวคิดดังกล่าวโดยใช้หลักการที่ Max Planck ได้คิดค้นขึ้น และถือได้ว่า Albert Einstein เป็นคนแรกที่พิจารณาว่าแสงเป็นควอนตา

Einstein ได้ใช้แนวคิดดังกล่าวมาอธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริคว่า เมื่อพลังงานของแสงในรูปของควอนตา (hv) ตกกระทบลงบนโลหะ พลังงาน (P) จะถูกส่งต่อไปให้อิเล็กตรอนที่อยู่ที่ผิวของโลหะเท่านั้น ผลที่ตามมา คือ พลังงงานบางส่วนจะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมาในขณะที่พลังงานอีกส่วนหนึ่งจะเปลี่ยนไปอยู่ในรูปของพลังงานจลน์ที่มีค่าเท่ากับ

แสงกับรางวัลโนเบล

สิ่งที่คิดได้นี้ถือเป็นพื้นฐานที่สำคัญในการสร้างตัวรับภาพที่ใช้ในกล้องดิจิทัล และ เซลล์สุริยะ ทีเดียว

แสงกับรางวัลโนเบล
การไหลของประจุบวกและลบในเซลล์สุริยะ (ภาพจาก www.solarpower2day.net)
ประวัติย่อ : Albert Einstein
แสงกับรางวัลโนเบล
Albert Einstein นักฟิสิกส์อัจฉริยะ เจ้าของวาทะ "จินตนาการสำคัญกว่าความรู้"

Albert Einstein ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในคริสต์ศตวรรษที่ 20 เป็นผู้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพ และมีส่วนร่วมในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม กลศาสตร์สถิติ และจักรวาลวิทยา

Einstein เกิดที่เมือง Ulm ในเยอรมันในวันที่ 4 มีนาคม ค.ศ. 1879 เขาเข้าเรียนต่อระดับอุดมศึกษาที่ Swiss Federal Polytechnic ในเมือง Zurich สวิตเซอร์แลนด์ในปี ค.ศ. 1896 เพื่อที่จะได้จบออกมาเป็นครูสอนฟิสิกส์ แต่เมื่อจบการศึกษาในปี ค.ศ. 1901 เขาไม่สามารถหางานสอนที่มั่นคงได้ จึงได้เข้าทำงานเป็นเจ้าหน้าที่ในสำนักงานสิทธิบัตรของสวิตเซอร์แลนด์ และที่นี่เองที่เขาได้ใช้เวลาว่างสร้างสรรค์ผลงานโดยเฉพาะผลงานเด่น 3 ชิ้นที่เกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1905 ทางด้านการเคลื่อนที่แบบบราวน์เนียน ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ และ ทฤษฎีปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริค พร้อมกับได้รับปริญญาเอกในปีเดียวกันนี้ด้วย ปี ค.ศ. 1911 และ 1912 ได้เป็นศาสตราจารย์ทางด้านทฤษฎีฟิสิกส์ที่ University of Prague และ University of Zurich ตามลำดับ ในปี ค.ศ. 1914-1933 เป็นผู้อำนวยการที่ Kaiser Wilhelm Physical Institute และศาสตราจารย์ที่ University of Berlin

หลังจากนั้นได้สละสัญชาติเยอรมันและย้ายไปอยู่ที่สหรัฐฯ โดยดำรงตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ทางด้านฟิสิกส์ทฤษฎีที่ Princeton University นอกจากนี้ เขายังได้เคยรับข้อเสนอให้เป็นประธานาธิบดีของอิสราเอล และยังได้ร่วมกับ Chaim Weizmann ก่อตั้ง Hebrew University of Jerusalem เขาเป็นคนที่มีแนวคิดเป็นของตัวเองอย่างชัดเจนในการแก้ปัญหาทางฟิสิกส์และสามารถวางขั้นตอนที่จะนำไปสู่คำตอบผ่านการทดลองในความคิดของเขาเอง (Thought Experiment) นอกจากนี้เขายังได้วางรากฐานความรู้ในปัจจุบันอีกหลายเรื่อง อาทิ ทฤษฎีเลเซอร์ และ ทฤษฎีการควบแน่นของอะตอมแบบ Bose-Einstein อีกด้วย

แหล่งข้อมูล
  • Nobel Lectures in Physics 1901-1921, World Scientific Publishing, November 1998.
  • http://nobelprize.org, accessed Feb 2019.
  • http://en.wikipedia.org, accessed Feb 2019.
  • ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร, โฟโทนิกส์ มหัศจรรย์แห่งแสง, นานมีบุ๊คพับลิเคชัน, กรุงเทพฯ, กุมภาพันธ์ 2549.

บทความที่เกี่ยวข้อง

แสง รางวัลโนเบล โฟโตอิเล็กทริค Albert Einstein อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

วันที่เผยแพร่ 31 พฤษภาคม 2562 13:47