【簡(jiǎn)介：】 光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個(gè)重要而神奇的現(xiàn)象。在高于某特定頻率的電磁波（該頻率稱為極限頻率threshold frequency）照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子吸收能量后逸出而形成電流，即

光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個(gè)重要而神奇的現(xiàn)象。在高于某特定頻率的電磁波（該頻率稱為極限頻率threshold frequency）照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子吸收能量后逸出而形成電流，即光生電。

光電現(xiàn)象由德國(guó)物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，而正確的解釋為愛(ài)因斯坦所提出?？茖W(xué)家們?cè)谘芯抗怆娦?yīng)的過(guò)程中，物理學(xué)者對(duì)光子的量子性質(zhì)有了更加深入的了解，這對(duì)波粒二象性概念的提出有重大影響。

光照射到金屬上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類光變致電的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)（Photoelectric effect）。光電效應(yīng)分為光電子發(fā)射、光電導(dǎo)效應(yīng)和阻擋層光電效應(yīng)，又稱光生伏特效應(yīng)。前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面，又稱外光電效應(yīng)（photoelectric emission）。后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部，稱為內(nèi)光電效應(yīng)。

按照粒子說(shuō)，光是由一份一份不連續(xù)的光子組成，當(dāng)某一光子照射到對(duì)光靈敏的物質(zhì)(如硒)上時(shí)，它的能量可以被該物質(zhì)中的某個(gè)電子全部吸收。電子吸收光子的能量后，動(dòng)能立刻增加;如果動(dòng)能增大到足以克服原子核對(duì)它的引力，就能在十億分之一秒時(shí)間內(nèi)飛逸出金屬表面，成為光電子，形成光電流。單位時(shí)間內(nèi)，入射光子的數(shù)量愈大，飛逸出的光電子就愈多，光電流也就愈強(qiáng)，這種由光能變成電能自動(dòng)放電的現(xiàn)象，就叫光電效應(yīng)。

赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，愛(ài)因斯坦第一個(gè)成功的解釋了光電效應(yīng)（金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子）。光頻率大于某一臨界值時(shí)方能發(fā)射電子，即截止頻率，對(duì)應(yīng)的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取決于光的波長(zhǎng)而與光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，這一點(diǎn)無(wú)法用光的波動(dòng)性解釋。還有一點(diǎn)與光的波動(dòng)性相矛盾，即光電效應(yīng)的瞬時(shí)性，按波動(dòng)性理論，如果入射光較弱，照射的時(shí)間要長(zhǎng)一些，金屬中的電子才能積累到足夠的能量，飛出金屬表面?？墒聦?shí)是，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的亮度無(wú)論強(qiáng)弱，電子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時(shí)的，不超過(guò)十的負(fù)九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長(zhǎng)有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位(即光子或光量子)所組成。

光電效應(yīng)里電子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金屬表面射出，與光照方向無(wú)關(guān)。光是電磁波，但是光是高頻震蕩的正交電磁場(chǎng)，振幅很小，不會(huì)對(duì)電子射出方向產(chǎn)生影響。

光電效應(yīng)說(shuō)明了光具有粒子性。相對(duì)應(yīng)的，光具有波動(dòng)性最典型的例子就是光的干涉和衍射。

只要光的頻率超過(guò)某一極限頻率，受光照射的金屬表面立即就會(huì)逸出光電子，發(fā)生光電效應(yīng)。當(dāng)在金屬外面加一個(gè)閉合電路，加上正向電源，這些逸出的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極便形成所謂的光電流。在入射光一定時(shí)，增大光電管兩極的正向電壓，提高光電子的動(dòng)能，光電流會(huì)隨之增大。但光電流不會(huì)無(wú)限增大，要受到光電子數(shù)量的約束，有一個(gè)最大值，這個(gè)值就是飽和電流。所以，當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)，根據(jù)光子假設(shè)，入射光的強(qiáng)度（即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位垂直面積的光能）決定于單位時(shí)間里通過(guò)單位垂直面積的光子數(shù)，單位時(shí)間里通過(guò)金屬表面的光子數(shù)也就增多，于是，光子與金屬中的電子碰撞次數(shù)也增多，因而單位時(shí)間里從金屬表面逸出的光電子也增多，電流也隨之增大。