Investigações fotoelétricas
Lenard iniciou o estudo dos raios catódicos em 1888. Estes raios foram feitos em tubos de vidro simples, parcialmente evacuados. No interior havia eletrodos metálicos através dos quais uma alta tensão podia ser colocada. Era difícil estudar os raios dentro dos tubos de vidro selados. Eles eram de difícil acesso e ainda havia moléculas de ar nos tubos. Lenard era capaz de fazer pequenas janelas metálicas no vidro, grossas o suficiente para suportar a pressão, mas finas o suficiente para deixar os raios passarem. Ele podia passar os raios para fora do laboratório, ou para outra câmara completamente sem ar. Estas janelas são agora conhecidas como janelas Lenard. Ele podia facilmente detectar os raios e medir sua intensidade usando folhas de papel com uma camada de materiais fosforescentes.
Lenard viu que a absorção dos raios catódicos era proporcional à densidade do material pelo qual eles passavam. Isto era oposto à idéia de que eles eram algum tipo de radiação eletromagnética. Ele também mostrou que os raios podiam passar através do ar e pareciam estar dispersos por ele. Isto significava que eles deviam ser partículas ainda menores do que as moléculas no ar. Ele confirmou parte do trabalho de J.J. Thomson, e isto mostrou que os raios catódicos eram fluxos de partículas energéticas carregadas negativamente. Ele os chamou de quanta de eletricidade ou para quanta curta, depois de Helmholtz. J.J. Thomson chamou-os de corpúsculos, mas os elétrons se tornaram o termo cotidiano. Lenard utilizou este conhecimento, juntamente com os resultados de suas experiências anteriores e de outros sobre a absorção dos raios em metais. Ele mostrou que os elétrons eram partes do átomo. Lenard descobriu que os átomos eram, em sua maioria, espaço vazio. Ele disse que cada átomo consiste de espaço vazio e corpúsculos eletricamente neutros chamados "dinamídeos", cada um consistindo de um elétron e uma carga positiva igual.
Ele experimentou usando um tubo Crookes. Ele mostrou que os raios produzidos pela irradiação de metais em um vácuo com luz ultravioleta eram como raios catódicos. Ele descobriu que a energia dos raios era independente da intensidade da luz, mas era maior para comprimentos de onda de luz mais curtos.
Albert Einstein explicou isto como um efeito quântico. Esta teoria dizia que a trama da energia dos raios catódicos versus a freqüência seria uma linha reta com uma inclinação igual à constante de Planck, h. Isto foi provado alguns anos mais tarde. Einstein foi agraciado com o Prêmio Nobel de Física por esta teoria. Lenard não gostou da atenção dada a Einstein. Ele não acreditava nas teorias de Einsteins, incluindo a relatividade. No entanto, ele concordou com a explicação de Einstein sobre o efeito fotoelétrico.
Lenard recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1905 em reconhecimento a este trabalho.
Contribuições meteorológicas
Lenard foi a primeira pessoa a estudar o que agora é chamado de efeito Lenard em 1892. Esta é a separação das cargas elétricas relacionadas com a quebra aerodinâmica das gotas de água. Também é conhecido como eletrificação por pulverização ou efeito cascata.
Ele estudou o tamanho e as formas das gotas de chuva. Ele construiu um túnel de vento no qual as gotas de água poderiam ser mantidas paradas por alguns segundos. Ele descobriu que grandes gotas de chuva não são em forma de lágrima, mas sim em forma de um pão de hambúrguer.
