Indagini fotoelettriche
Lenard iniziò lo studio dei raggi catodici nel 1888. Questi raggi erano realizzati in semplici tubi di vetro parzialmente evacuati. All'interno c'erano elettrodi metallici attraverso i quali si poteva mettere un'alta tensione. Era difficile studiare i raggi all'interno dei tubi di vetro sigillati. Erano difficilmente accessibili e c'erano ancora molecole d'aria nei tubi. Lenard riuscì a fare delle piccole finestre metalliche nel vetro, abbastanza spesse da resistere alla pressione, ma abbastanza sottili da lasciar passare i raggi. Poteva far passare i raggi fuori nel laboratorio, o in un'altra camera che era completamente priva di aria. Queste finestre sono ora conosciute come finestre Lenard. Poteva facilmente rilevare i raggi e misurarne l'intensità usando fogli di carta con uno strato di materiali fosforescenti.
Lenard vide che l'assorbimento dei raggi catodici era proporzionale alla densità del materiale che attraversavano. Questo era opposto all'idea che fossero una sorta di radiazione elettromagnetica. Mostrò anche che i raggi potevano passare attraverso l'aria e sembravano essere dispersi da essa. Questo significava che dovevano essere particelle ancora più piccole delle molecole dell'aria. Confermò alcuni dei lavori di J.J. Thomson, e questo dimostrò che i raggi catodici erano flussi di particelle energetiche caricate negativamente. Li chiamò quanti di elettricità o in breve quanti, come Helmholtz. J.J. Thomson li aveva chiamati corpuscoli, ma gli elettroni divennero il termine quotidiano. Lenard usò questa conoscenza, insieme ai risultati dei suoi e di altri precedenti esperimenti sull'assorbimento dei raggi nei metalli. Dimostrò che gli elettroni erano parti dell'atomo. Lenard capì che gli atomi erano per lo più spazi vuoti. Disse che ogni atomo consiste di spazio vuoto e di corpuscoli elettricamente neutri chiamati "dinamidi", ciascuno composto da un elettrone e da un'uguale carica positiva.
Fece degli esperimenti utilizzando un tubo di Crookes. Mostrò che i raggi prodotti irradiando metalli nel vuoto con luce ultravioletta erano come i raggi catodici. Trovò che l'energia dei raggi era indipendente dall'intensità della luce, ma era maggiore per lunghezze d'onda più corte della luce.
Albert Einstein spiegò questo come un effetto quantico. Questa teoria diceva che il grafico dell'energia dei raggi catodici contro la frequenza sarebbe una linea retta con una pendenza uguale alla costante di Planck, h. Questo fu dimostrato alcuni anni dopo. Einstein ricevette il premio Nobel per la fisica per questa teoria. A Lenard non piaceva l'attenzione data a Einstein. Non credeva nelle teorie di Einstein, inclusa la relatività. Tuttavia era d'accordo con la spiegazione di Einstein dell'effetto fotoelettrico.
Lenard ricevette il premio Nobel per la fisica nel 1905 come riconoscimento di questo lavoro.
Contributi meteorologici
Lenard fu il primo a studiare quello che oggi si chiama effetto Lenard nel 1892. Si tratta della separazione delle cariche elettriche legate alla rottura aerodinamica delle gocce d'acqua. È anche conosciuto come elettrificazione a spruzzo o effetto cascata.
Ha studiato le dimensioni e le forme delle gocce di pioggia. Costruì una galleria del vento in cui le gocce d'acqua potevano essere tenute ferme per alcuni secondi. Scoprì che le grandi gocce di pioggia non sono a forma di lacrima, ma hanno piuttosto la forma di un panino per hamburger.
