प्रकाशविद्युत परिणाम म्हणजे प्रकाशकिरण पडताच काही पदार्थातून होणारे इलेक्ट्रॉनचे उत्सर्जन. १९०२ साली लेनार्डने आपल्या संशोधनात, धातूच्या इलेक्ट्रोडवर वेगवेगळ्या तरंगलांबीच्या आणि वेगवेगळ्या तीव्रतेच्या अतिनील प्रकाशकिरणांचा मारा केला. या संशोधनातून निघालेला एक निष्कर्ष म्हणजे धातूतून इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होण्यास काही किमान कंपनसंख्येच्या प्रकाशकिरणांची आवश्यकता असते. अन्यथा कितीही तीव्र प्रकाशझोत वापरला तरी इलेक्ट्रॉनचे उत्सर्जन होत नाही. दुसऱ्या निष्कर्षांनुसार, प्रकाशकिरणांची कंपनसंख्या वाढवली तर उत्सर्जित होणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची गतिज ऊर्जा वाढते; परंतु जर प्रकाशाची फक्त तीव्रता वाढवली तर उत्सर्जित इलेक्टॉनची ऊर्जा न वाढता, इलेक्ट्रॉनची संख्या मात्र वाढून विद्युतप्रवाह तीव्र होतो. मॅक्सवेलचा विद्युतचुंबकीय सिद्धांत लेनार्डच्या या निष्कर्षांचे स्पष्टीकरण देऊ शकत नव्हता. उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनची गतिज ऊर्जा प्रकाशकिरणांच्या वाढत्या तीव्रतेबरोबर वाढायला हवी. असे असताना, ती वाढत्या कंपनसंख्येबरोबर का वाढत होती? अल्बर्ट आइन्स्टाइनने १९०५ साली ‘अ‍ॅनालेन डेर फिजिक’ या शोधपत्रिकेतील प्रकाशविद्युत परिणामाच्या आपल्या स्पष्टीकरणाने हे प्रश्न निकालात काढले. आइन्स्टाइनने आपल्या स्पष्टीकरणात मॅक्स प्लँक याच्या प्रकाशाच्या प्रारूपाचा वापर केला. प्लँकच्या १९०१ सालच्या सिद्धांतानुसार, प्रकाशकिरण हे लहरीच्या स्वरूपात तसेच ऊर्जेच्या पुंजांच्या म्हणजेच प्रकाशकणांच्या स्वरूपातही दर्शवता येतात. प्रकाशकणाची ऊर्जा ही त्याच्या कंपनसंख्येवर अवलंबून असते. अधिक कंपनसंख्या म्हणजे अधिक ऊर्जा! प्रकाशविद्युत परिणाम घडताना, प्रकाशकण हा अणूतील इलेक्ट्रॉनवर थेट आदळतो. आता जर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित व्हायला हवा, तर या प्रकाशकणाची ऊर्जा, तो इलेक्ट्रॉन अणूमध्ये बांधून राहण्यासाठी लागणाऱ्या ऊर्जेपेक्षा अधिक असायला हवी. अन्यथा प्रकाशकण इलेक्ट्रॉनला अणूच्या बाहेर ढकलू शकत नाही. मात्र ज्या प्रकाशकणाची ऊर्जा इलेक्ट्रॉनच्या या ऊर्जेपेक्षा अधिक असते, तो प्रकाशकण आपल्याकडील ऊर्जेच्या काही भागाचा वापर करून या इलेक्ट्रॉनला त्वरित अणूबाहेर ढकलून देतो; त्यानंतर प्रकाशकणाकडील ऊर्जेच्या उर्वरित भागाचे त्या इलेक्ट्रॉनच्या गतिज ऊर्जेत रूपांतर होते. त्यामुळेच अधिक कंपनसंख्येचे प्रकाशकण उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनला अधिक गतिज ऊर्जा बहाल करतात. अधिक तीव्रतेच्या प्रकाशकिरणांत सर्व प्रकाशकणांची ऊर्जा सारखीच असते, परंतु त्यांची संख्या अधिक असते. त्यामुळे अधिक तीव्र प्रकाशकिरण अधिक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करू शकतात. प्लँक-आइन्स्टाइन यांच्या या संशोधनामुळे भौतिकशास्त्राची पुंजवादाकडे वाटचाल सुरू झाली होती. - डॉ. राजीव चिटणीस मराठी विज्ञान परिषद, वि. ना. पुरव मार्ग, चुनाभट्टी, मुंबई २२ office@mavipamumbai.org
