对于光量子的认识
此后 还有了进一步的发展
这是通过对于光电效应的
分析得到的
这里是
光电效应装置的示意图
这是一个真空腔
被接在电路当中
这里有一个可以透光的窗口
它的阴极
是由一定的金属做成的
当我们加了电压
然而没有光照的时候
这里边并不会通过电流
一但有光照在阴极上
这里边就会出现电流
这个电流叫做光电流
而这个现象
就叫做光电效应
人们对于光电效应的微律
进行了很多实验的研究
总结出光电效应的
一系列特征
第一个特征
是存在着一个临界频率
那就是
当我们改变
光速的频率的时候
如果光的频率过低
就不会产生任何光电流
只有光的频率
达到一个最低值以上的时候
光电流才会产生
这个频率就是临界频率
第二
这里之所以会产生光电流
是因为有光电子
从阴极当中发射出来
这些光电子含有一定的动能
我们也可以测量
这些光电子的动能
结果也发现这个动能
与光的频率
与最低频率之差有关
但是和光的强度没有关系
第三个特征
如果我们逐渐地减少
光的强度
我们发觉
看不到任何可观察的
延迟现象
在当时的实验条件之下
可以说
光照与光电流的产生
是同时发生的
这些现象
从经典电动力学的角度
很难解释
按照经典电动力学
电子之所以能够
从阴极中跑出来
是因为
它在光照的情况下
吸收了光给它的能量
当这个能量可以克服
电子从阴极中跑出来的
逸出功的时候
光电流就产生了
逸出功也称之为功函数
这样的一个过程
不会和光的频率有关
而且 如果光非常微弱的话
电子积累一定的能量
就需要时间就可能出现延迟
这些都是和光电效应的实验
不符合的
为了解释这些实验现象
爱因斯坦在1905年
提出了一个非常简单的公式
那就是Ke = hν -W0
这里的Ke
就是光电子的动能
hν就是光量子
W0就是电子从金属中逸出
所需要的能量
就是逸出功
这是一个很简单的
能量守恒关系
这就告诉我们
如果光的频率过低
使得hν没有达到W0
那么光电子就不会产生
而一但光电子产生之后
它所获得的动能
就是光量子的能量
与逸出功之间的差
爱因斯坦的这个公式
不但很好的解释了
光电效应的实验
而且告诉我们
电磁场的能量子
也就是hν可以和
单个的电子相互作用
它们二者
可以发生直接的能量交换
从这个角度看来
这个能量子
也可以看成是一种粒子
这个粒子就称为光子
光子作为一种粒子
除去有能量而外
还应该有动量
我们已经知道
光子的能量是hν
那么
它的动量怎么决定呢
光子以光速运动
所以
静止质量等于零
这样的话
爱因斯坦的质能关系
就变成了E=pc
p就是动量
而按照普朗克假说
E=hν
所以说 p=hν/c
也就是h/λλ
是光的波长