光电效应

光照射到金属表面，电子从金属表面溢出的现象

• 入射光频率一定，饱和光电流与入射光强成正比
• 光电子的初动能随入射光的频率线性增加，与入射光的强度无关
• 对于任何金属，存在一个红限频率，当入射光频率更小的时候，无论光强如何，都没有光电子从金属中逸出
• 光电效应是瞬时发生的，时延很短，和入射光强无关

经典电磁波理论的困难

• 按经典光电子的初动能应该决定于光强，而不是仅仅决定于光的频率
• 无法解释红限的存在
• 无法解释光电效应的产生几乎无需时间的积累

爱因斯坦

电磁波在发射、接受、传播的时候都是一份一份的

$$E=h\nu$$ $$\frac{1}{2}m{v}^2=h\nu -W_a=h(\nu -{\nu }_0)$$

通过设置反向电压和调整频率

$$eU=\frac{1}{2}m{v}^2=h\nu -W_a$$

光强

$$I=nh\nu$$

• 因为能量子的能量仅仅取决于频率，电子逸出的能量剩余也只和每一份能量子有关，所以仅仅决定于光的频率
• 红限是 $\frac{W_a}{h}$
• 每一个溢出的电子是判断频率是否大于红限的结果，所以可以是瞬时的
• 光电流和单位时间能量子的数量有关，在光强相等的时候频率变高，单位时间的能量子数量会变小，饱和光电流会减少

对于一个光子

$$E=h\nu =\frac{hc}{\lambda }$$ $$m=\frac{E}{c^2}=\frac{h\nu }{c^2}=\frac{h}{\lambda c}$$ $$p=mc=\frac{h}{\lambda }$$

相对论的动量和质量