爱因斯坦因为它，获得人生中唯一诺奖，光电效应究竟是啥？
爱因斯坦是迄今为止最伟大的科学家之一 。 其实 ， 小编觉得完全可以把“之一”去掉 。 这位科学巨匠所缔造的相对论扩展了牛顿的时空观,将我们的宇宙描述成三维的空间加上一维的时间所构成的四维时空 。 相对论对时空和物质的诠释更是堪称经典——时空告诉物质如何运动 ， 物质告诉时空如何弯曲 。
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如此出色的理论却没有获得诺贝尔奖 。 这其中有因为相对论太过超前 ， 当时的技术无法验证的原因 。 也有因为诺奖委员会过于保守的原因 。 还有因为爱因斯坦是犹太人的因素 。 但是爱因斯坦的声望与日俱增 ， 若诺奖委员会再不把诺奖颁给爱因斯坦 ， 其权威性将大打折扣 。 最后 ， 委员会想到一个折中、保险的办法 ， 就是授予爱因斯坦诺贝尔物理学奖 ， 但只字不提相对论 ， 而是因为他在1905年提出光量子假说 ， 成功解释了光电效应 。
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爱因斯坦仅仅因为光电效应获得过一次诺奖 ， 这不免让人为他和他的相对论感到惋惜 。
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话分两端 ， 我们看一些荒野求生的影视剧 ， 会有这样一个现象 。 主角流落到大洋中的一个荒岛上 ， 为了求生 ， 必须先点起一堆篝火 。 正值晌午 ， 烈日当空 。 主角找到易燃的柴草 ， 取出放大镜 ， 让阳光通过放大镜（凸透镜） ， 聚焦成一束拥有高热的光线 ， 最后照到柴草上 ， 将之引燃 。 太阳越大 ， 阳光越强 ， 温度提升得就越快 。 我们就越容易将柴草点燃 。
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回到我们今天谈的光电效应 。 1887年 ， 赫兹首先发现了光电效应 。 简而言之 ， 就是当我们用光去照射金属板的时候 ， 金属板上的电子就会被撞飞出去 。
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这个现象乍一看 ， 和用放大镜引燃柴草类似 ， 没什么怪异之处 。 可奇就奇在 ， 当实验人员加强光的强度 ， 按理说撞出来的光电子应该更多 。 就像我们用放大镜引燃柴草 ， 阳光越强烈 ， 其热度越高 ， 柴草就越容易引燃 。 可光电效应奇了怪了 ， 无论怎样加强光亮度 ， 从金属表面飞出的光电子没有变化 。 但是当实验人员换成亮度较弱的紫光灯 ， 撞飞出来的光电子瞬间激增 。
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许多理论物理学家 ， 提出各种理论来解释这一奇怪的现象 ， 都没有成功 。 其中 ， 普朗克是最为接近真相的 。
1900年 ， 普朗克研究黑体辐射发现光的能量并不是连续的 ， 而是一份一份的 。 他提出量子能量公式E=hv 。 这个公式十分重要 ， 爱因斯坦根据这一公式迈出了成功解释光电效应最为关键的一步 。
【爱因斯坦因为它，获得人生中唯一诺奖，光电效应究竟是啥？】
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E表示光量子具有的能量 ， h是普朗克常数 ， v是电磁波（光）的频率 。 E=hv ， 告诉我们 ， 光量子具有的能量大小与光的频率是密切相关的 ， 而与光的亮度无关 。 紫外线的频率高于我们的可见光 ， 所以它携带的能量较大 ， 拥有了更大的能量 ， 冲撞力就更猛 。 当然撞出来的光电子就更多 。
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在电磁波中 ， X射线、γ射线的频率比紫外线还要高 。 显而易见 ， 它们的光电效应会更加强烈 。 而我们前文提到的利用放大镜引燃柴草是属于光热效应 。 这两者看似相似 ， 却有着本质的不同 。
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1905年 ， 爱因斯坦发表了论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》 ， 提出光量子假说 ， 不仅成功解释了光电效应 ， 还撞开了量子世界的大门 。 虽然爱因斯坦后来一直质疑量子力学的完备性 ， 但他确实是这一学科的开创者之一 。
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光电效应在我们现实生活中的应用也非常广泛 ， 利用光电效应制成的光控制电器 ， 可用于自动计数、自动报警等 。 电视摄像管、光电管、电光度计乃至农业病虫害防治都离不开光电效应 。
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虽然爱因斯坦解释了光电效应的光量子假说没有相对论出色 ， 但是也绝对配得上诺贝尔奖的光环 ， 同时也是这位科学巨匠留给人类的宝贵财富 。
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