基础与经典危机
光电效应
光电效应是指当光照在金属表面上时,电子从其上被打出来。它在十九世纪末被发现,看似简单,但其细节彻底违逆了经典的预期,以至于解释它为爱因斯坦赢得了诺贝尔奖。把合适的光照在干净的金属上,电子便飞出;测量它们的能量,惊奇就开始了。
按经典看法,光是一种波,其能量取决于亮度,因此任何颜色的光只要够亮,假以时日就该能把电子摇松,并赋予它们越来越多的能量。实验却另有说法。在某个阈值频率——某种颜色——以下,无论光多么晃眼,根本没有电子出来。在它之上,电子立刻出现,把光调亮会放出更多电子,却不会让每个电子获得更多能量。唯有提高频率,才能提高一个电子的能量。
如果光是连续的波,这些事实就毫无道理;但若光是以一个个小包的形式到来,它们便立刻各就各位。每一个小包,即一个光子,携带与频率成正比的能量,并一举把它全部交给单个电子。一个偏红的光子也许根本不携带足够的能量去解放一个电子,无论这样的光子如何倾盆而下。光电效应是光具有颗粒性的最清晰的早期证据。
K_max = hf − W (W = work function; no electrons if hf < W)
一个电子的最大能量取决于光的频率,而非它的亮度。
真正的谜题在于阈值与对频率的依赖,而不仅仅是电子被打出。光的纯粹波动图景无法解释,为何昏暗的蓝光奏效,而强烈的红光却不行。
又称
另见