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光电效应

光束照射物體時會使其發射出電子的物理效應 / From Wikipedia, the free encyclopedia

光電效應英语Photoelectric Effect)是指光束照射物體時會使其發射出電子的物理效應。發射出來的電子稱為「光電子」。[1]:1060-1063[2]:1240-1246

光電效應示意圖:來自左上方的光子衝擊到金屬板,將電子逐出金屬板,並且向右上方移去。

1887年,德国物理学家海因里希·赫兹發現,紫外線照射到金屬電極上,可以幫助產生電火花[3]1905年,阿爾伯特·愛因斯坦發表論文《關於光產生和轉變的一个啟發性觀點》,給出了光電效應實驗數據的理論解釋。愛因斯坦主張,光的能量並非均匀分布,而是負載於離散的光量子(光子),而這光子的能量和其所組成的光的頻率有關。這個突破性的理論不但能夠解釋光電效應,也推動了量子力學的誕生。由於「他對理論物理學的成就,特別是光電效應定律的發現」,愛因斯坦獲頒1921年諾貝爾物理學獎[4]

在研究光電效應的過程中,物理學者對光子的量子性質有了更加深入的了解,這對波粒二象性概念的提出有重大影響。[2]:1240-1246除了光電效應以外,在其它現象裡,光子束也會影響電子的運動,包括光電導效應光生伏打效應光電化學效應

根據波粒二象性,光電效應也可以用波動概念來分析,完全不需用到光子概念。威利斯·蘭姆馬蘭·斯考立(Marlan Scully)於1969年使用半經典方法證明光電效應,這方法將電子的行為量子化,又將光視為純粹經典電磁波,完全不考慮光是由光子組成的概念。[5][6]:27-28