Es werde Licht – Particles Formerly Known as Waves

Durch Experimente mit Glasprismen entdeckte Newton, dass weißes LichtLicht aus farbigem Licht zusammengesetzt ist. Die Brechung und die Beugung von Licht erklärte Huygens damit, dass jeder Punkt einer Wellenfront als Ausgangspunkt einer neuen Welle – einer sogenannten Elementarwelle – angesehen werden kann. Die Überlagerung (Interferenz) sämtlicher Elementarwellen ergibt die neue Wellenfront. Mit einem Interferenzexperiment verhalf Young der Wellentheorie des Lichts zum Durchbruch. Die Analyse des Interferenzmusters im Rahmen der Wellentheorie ermöglichte es Young, jeder Farbe eine Wellenlänge zuzuordnen. Nicht mit dem Wellenbild des Lichts erklärbar waren die kontinuierlichen Strahlungsspektren thermischer Strahlungsquellen wie Glühlampen und das Herauslösen von Elektronen aus Metallen bei Bestrahlung mit UV-Licht – der sogenannte photoelektrische Effekt. Die Strahlungsspektren thermischer Strahlungsquellen erklärte Planck, indem er postulierte, dass thermische Strahler Licht nicht kontinuierlich, sondern in kleinen Paketen, sogenannten Quanten, aussenden, deren Energie proportional zur Frequenz des Lichts ist. Einstein verallgemeinerte diese Idee zur Erklärung des Photoeffekts mit der Annahme, dass Licht sich wie ein Strom von Teilchen verhält – den Lichtquanten oder Photonen. Der Teilchencharakter des Lichts manifestierte sich auch im später von Compton entdeckten Streuverhalten hochenergetischer Röntgenstrahlen an Grafit, bei der die Wellenlänge der gestreuten Strahlung größer als die der einfallenden Strahlung ist.