L'expérience et ses lois surprenantes

Éclaire une plaque métallique et, dans certaines conditions, elle éjecte des électrons. C'est l'effet photoélectrique, découvert par Hertz en 1887. Le montage est simple : un faisceau lumineux frappe une cathode métallique dans le vide, et les électrons arrachés produisent un courant mesurable.

   lumiere (frequence ν)
        \ \ \
         \ \ \        e-  ->  e-  ->  (courant)
   ========[ METAL ]========

Les observations sont déroutantes pour la physique de l'époque, qui voit la lumière comme une onde continue :

   Ce que predit l'onde classique     Ce que l'on observe vraiment
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   plus de lumiere -> plus d'energie   l'energie ne depend PAS de l'intensite
   toute lumiere finit par arracher    en dessous d'un seuil : RIEN, jamais
   il faut du temps pour accumuler     l'emission est INSTANTANEE

Trois faits résistent à toute explication ondulatoire. D'abord, il existe une fréquence seuil ν₀ : en dessous, aucun électron n'est éjecté, même avec une lumière très intense. Au-dessus, l'émission a lieu même pour une lumière faible. Ensuite, augmenter l'intensité augmente le nombre d'électrons, mais pas leur énergie. Enfin, l'énergie des électrons ne dépend que de la fréquence de la lumière.

Une onde classique, dont l'énergie dépend de l'intensité, ne peut expliquer ni le seuil, ni l'instantanéité. Il manque une idée neuve — celle qui va faire entrer la lumière dans le monde des quanta.