金屬及其化合物在光照射下發(fā)射電子,這個現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)(photoelectric effect)；從金屬表面逸出的電子稱為光電子(photoelectron),光電子運動形成光電流(photocurrent).
光電效應(yīng)是指光線照射在金屬表面時,金屬中有電子逸出的現(xiàn)象,稱為光電效應(yīng).發(fā)射出來的電子叫做光電子.光波長小于某一臨界值時方能發(fā)射電子,即極限頻率和極限波長.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而與光強度無關(guān),這一點無法用光的波動性解釋.
光電效應(yīng)是自然事實,是光與電之間的一種相互作用、是光與物質(zhì)（金屬）之間的相互作用、是光與物質(zhì)的核外電子之間的相互作用.在光電效應(yīng)實驗中,每種金屬都存在一個極限頻率,當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時,不管入射光多強,都不會有光電子逸出；只有當(dāng)入射光的頻率高于極限頻率時,金屬才會發(fā)射光電子,產(chǎn)生光電效應(yīng).
光電效應(yīng)在近代物理的量子論中起著很重要的作用,其在證實光的量子性方面有著重要的地位,光電效應(yīng)的規(guī)律在現(xiàn)代科技及生產(chǎn)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用,如利用光電效應(yīng)制成的光電器件廣泛地應(yīng)用于光電檢測、光電控制、電視錄像、信息采集與處理等多項現(xiàn)代技術(shù)中.普朗克常數(shù)是近代物理中一個很重要的常數(shù),它可以用光電效應(yīng)實驗方法來測定.通過本實驗可以加深對量子論的理解.
自1887年赫茲意外發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)后,一些人陸續(xù)對此現(xiàn)象進行了研究,并總結(jié)出了四條基本規(guī)律.但這些規(guī)律無法用電磁學(xué)理論解釋.1905年愛因斯坦大膽地引用普朗克關(guān)于光輻射能量量子化的概念,提出光量子概念,從而成功解釋了光電效應(yīng)的現(xiàn)象.愛因斯坦認為,從一點發(fā)出的光,不是以連續(xù)形式把能量傳播到空間,而是以為能量單位一份一份地向外輻射.叫作光子.此后約十年,密立根以精確的光電效應(yīng)實驗證實了愛因斯坦的光電效應(yīng)方程,并測定了普朗克常數(shù).如下圖所示,當(dāng)頻率為的光束照射在光電管的陰極K上時,能量為的光子與金屬表面的自由電子作用,把能量全部交給這個電子,電子脫離金屬表面從而產(chǎn)生光電效應(yīng).
如果金屬K的逸出功為Ws,電子離開金屬表面后的初動能為E,則有：此式即為愛因斯坦光電效應(yīng)方