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Nel 1865 James Clark Maxwell pubblica le sue famose equazioni che definiscono in modo completo il legame tra campo elettrico e campo magnetico, unificando così elettricità e magnetismo.
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Heinrich Hertz scopre casualmente l'effetto fotoelettrico, ovvero il fatto che l'energia trasportata da una radiazione elettromagnetica che colpisce un metallo possa essere utilizzata dagli elettroni di quest'ultimo per distaccarsene.
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Nel 1895 si deve all'italiano Guglielmo Marconi la prima trasmissione si segnali radio a lunga distanza, da questa scoperta che gli valse il premio Nobel ebbe origine la radio, la televisione e tutti i sistemi di ricezione o emissione di segnali elettromagnetici.
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Joseph J. Thomson, utilizzando i tubi di Crookes, riuscì a dimostrare l'esistenza di particelle cariche negativamente, a cui diede il nome di «portatrici di elettricità» e, in seguito, di elettroni.
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Nel 1900 Max Planck introduce i quanti (ovvero delle quantità discrete e indivisibili) negli scambi di energia tra radiazione elettromagnetica e materia.
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Nel 1905 sviluppa la teoria della relatività ristretta, ovvero una riformulazione ed estensione delle leggi della meccanica classica. Essa è necessaria per descrivere eventi che avvengono ad alte energie e a velocità prossime a quella della luce, riducendosi alla meccanica classica negli altri casi.
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In base alle teorie di Rutherford, Bohr pubblicò il suo modello della struttura atomica, introducendo la teoria degli elettroni che viaggiano in orbite ben definite, che corrispondono ai diversi stadi di energia intorno al nucleo dell'atomo. Bohr, inoltre, introdusse l'idea che un elettrone possa cadere da un'orbita di alta energia a una con energia più bassa, emettendo un fotone di energia definita.
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L'ipotesi di de Broglie afferma che ai corpi materiali, e in particolare alle particelle, sono associate le proprietà fisiche tipiche delle onde.
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Il principio di indeterminazione di Heisenberg postula l'impossibilità nella meccanica quantistica di misurare simultaneamente la quantità di moto e la posizione di un elettrone.
