Investigații fotoelectrice
Lenard a început să studieze razele catodice în 1888. Aceste raze erau realizate în tuburi de sticlă simple, parțial evacuate. În interior se aflau electrozi metalici peste care se putea plasa o tensiune înaltă. Era dificil să se studieze razele în interiorul tuburilor de sticlă sigilate. Era dificil de accesat și, în plus, în tuburi mai existau încă molecule de aer. Lenard a reușit să facă mici ferestre metalice în sticlă, suficient de groase pentru a putea rezista presiunii, dar suficient de subțiri pentru a lăsa razele să treacă prin ele. Putea să transmită razele în afara laboratorului sau într-o altă cameră care era complet lipsită de aer. Aceste ferestre sunt cunoscute acum sub numele de ferestre Lenard. El putea detecta cu ușurință razele și măsura intensitatea lor folosind foi de hârtie cu un strat de materiale fosforescente.
Lenard a observat că absorbția razelor catodice era proporțională cu densitatea materialului prin care treceau. Acest lucru era opus ideii că acestea erau un fel de radiație electromagnetică. De asemenea, el a arătat că razele puteau trece prin aer și păreau a fi împrăștiate de acesta. Acest lucru însemna că trebuie să fie particule care erau chiar mai mici decât moleculele din aer. El a confirmat o parte din lucrările lui J.J. Thomson, demonstrând astfel că razele catodice erau fluxuri de particule energetice încărcate negativ. Le-a numit cuante de electricitate sau, pe scurt, cuante, după Helmholtz. J.J. Thomson le numise corpusculi, dar electroni a devenit termenul de zi cu zi. Lenard a folosit aceste cunoștințe, împreună cu rezultatele experimentelor sale și ale altora anterioare privind absorbția razelor în metale. El a arătat că electronii erau părți ale atomului. Lenard și-a dat seama că atomii erau în mare parte spațiu gol. El a spus că fiecare atom este format din spațiu gol și corpuscule neutre din punct de vedere electric, numite "dinamide", fiecare dintre acestea fiind format dintr-un electron și o sarcină pozitivă egală.
El a făcut experimente folosind un tub Crookes. El a arătat că razele produse prin iradierea metalelor în vid cu lumină ultravioletă erau asemănătoare cu razele catodice. El a constatat că energia razelor era independentă de intensitatea luminii, dar era mai mare pentru lungimi de undă mai scurte ale luminii.
Albert Einstein a explicat acest lucru ca fiind un efect cuantic. Această teorie spunea că graficul energiei catodice în funcție de frecvență ar fi o linie dreaptă cu o pantă egală cu constanta lui Planck, h. Acest lucru a fost demonstrat câțiva ani mai târziu. Einstein a primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru această teorie. Lui Lenard nu i-a plăcut atenția acordată lui Einstein. El nu credea în teoriile lui Einstein, inclusiv în teoria relativității. Cu toate acestea, a fost de acord cu explicația lui Einstein privind efectul fotoelectric.
Lenard a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1905 ca recunoaștere a acestei lucrări.
Contribuții meteorologice
Lenard a fost prima persoană care a studiat ceea ce astăzi se numește efectul Lenard în 1892. Este vorba de separarea sarcinilor electrice legate de ruperea aerodinamică a picăturilor de apă. Este cunoscut și sub numele de electrificarea prin pulverizare sau efectul de cascadă.
A studiat mărimea și forma picăturilor de ploaie. A construit un tunel de vânt în care picăturile de apă puteau fi ținute nemișcate timp de câteva secunde. A descoperit că picăturile mari de ploaie nu au forma unei lacrimi, ci mai degrabă a unei chifle de hamburger.
