爱因斯坦的光量子理论

爱因斯坦从普朗克的能量子假设中得到了启发，并且进一步发展了它，于1905年提出了光量子假设。

光量子假设的内容为：不仅光的辐射或吸收是一份一份进行的，而且光在空间传播时，它的能量也是一份一份地在空间传播的。一束光就是一束以光速运动的粒子流，这些粒子称为光量子（简称光子）。光子在真空中的运动速度为光速c，每个光子所具有的能量为

式中，h为普朗克常数；ν为光的频率。

光在空间以一个个光子组成的粒子流来传播，实际上就是能量以hν为单元一份一份地在空间传播。

按照爱因斯坦的光量子理论，入射光的频率ν越大，其对应光子的能量就越大；当入射光的频率ν一定时，光的强度越大，其对应光子的数目就越多。

爱因斯坦以他的光量子理论，成功地解释了光电效应的实验规律。

（1）频率为ν的光入射到金属表面时，可以看做是入射光子与金属中电子的碰撞，光子的能量hν被电子一次性完全吸收，不需要经历能量的积累过程，因此只要光一照射到金属表面，就有光电子逸出，光电效应产生的时间不超过10－9 s。

（2）金属中电子一次吸收一个光子的能量是hν，此能量一部分用于克服金属表面对电子的束缚而做的功A，这部分功称为逸出功（或称为功函数）；另一部分则转变成逸出电子的初动能。根据能量守恒定律，有

这就是爱因斯坦的光电效应方程。其中逸出功A由金属材料决定，不同的金属材料，其逸出功不同。

由爱因斯坦的光电效应方程可知，使电子脱离金属表面最基本的条件是：入射光子的能量hν至少要等于逸出功A，即只有当hν≥A时，才会产生光电效应。而金属材料一旦确定，逸出功A是个定值，因此恰好能开始产生光电效应的入射光的频率就是截止频率ν0，有

因此只要入射光的频率ν≥ν0，无论其光强度多弱，都可以产生光电效应。

（4）由于光的强度越大，其对应光子的数目就越多，因此在产生光电效应时，逸出的光电子就越多，对应的饱和光电流is也就越大。

至此，原先由经典理论出发解释光电效应实验规律所遇到的困难，全部可以用爱因斯坦的光量子理论来解决。