ميكانيكا الكم
اكتشف العالم الألماني ماكِسِ بِلانَك في سنة 1900م معادلة تنسجم مع النتائج العملية بالنسبة لانبعاث الضوء من سطح ساخن. ولم يستطع بلانك تفسير نجاح هذه المعادلة، لكنه أدرك أن المعادلة تنبأت بأن باعثات الضوء الصغيرة جدًا على السطح تملك قيمًا محدودة من الطاقة. وعندما تحدد الطاقة بقيم ثابتة يمكن أن يقال إنها مُكمّاة (يكون احتسابها كمياً).
اكتشف أينشتاين في سنة 1905م أن الضوء نفسه مُكَمّى. وعلل أينشتاين ذلك بأنه إذا كان الضوء المنبعث يملك قيمًا محددة فقط من الطاقة، فإن الطاقة التي يبعثها الضوء تحافظ على خواصها الكمية. ويأتي الضوء على شكل رزم صغيرة من الطاقة تسمى الكمّات. واعتبار الضوء طاقة مكمّاة يفسر لنا نتائج بعض التجارب التي تقوم على نظرية الجسيمات الضوئية بدلا من النظرية الموجية للضوء. وتعرف هذه الجسيمات الضوئية بالفوتونات.
وفي عام 1913م أوضح الفيزيائي الدنماركي نيلز بور أن طاقة الذرات هي أيضًا مكمّاة. وعندما تُعطَى الطاقة إلى ذرة بوساطة تصادم أو بسقوط الضوء عليها، فإن الذرة تستطيع أن تقبل قيمًا محددّة من الطاقة فقط. وتصبح الذرة بهذه الطريقة مُثارة، وعندما تهبط تتخلص من الطاقة الزائدة. وتوجد طريقة واحدة تحمل هذه الطاقة الزائدة إلى خارج الذرة وهي بوساطة بعث فوتونات. ويقبل كل نوع من الذرات مجموعات مختلفة من الطاقة، لذلك عندما تبعث الذرات الضوء، فإن الفوتونات من النوع الواحد من الذرات تختلف في الطاقة من الفوتونات المنبعثة من أنواع أخرى من الذرات.
الحقل الفيزيائي المعروف باسم ميكانيكا الكم هو دراسة كيف يمكن للذرات والضوء أن يكونا مُكَمَّيَيْن. وتتضمن ميكانيكا الكم حقيقة أن الضوء والمادة يتصرفان في صورة موجات في بعض التجارب وجسيمات في تجارب أخرى.
