435、身價過億、願戴電子腳鐐；1921年諾貝爾物理學獎

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         現在，讓我們稍稍重複一遍上一篇的重點，

即：『光電效應』只跟光的頻率有關。

比如，用頻率很低的紅光照射金屬表面，  

任多麼強的紅光都打不出電子，

若用微弱的高頻紫外光 就能輕易地打出電子來     

早在19世紀末，德國的勒納德（1862－1947）實驗，

就已經發現：當照射光的頻率提高時，逸出電子就產生了。

所打出的單個電子的能量大小隻跟頻率有關，

高頻光打出的電子能量大，反之就小。

增加光強只能增加打出電子的數量，

卻不會增加單個電子的能量。

勒納德在實驗中把光強提高了1000倍，

發現單個電子的能量，比原先並沒有增加一分一毫。

『光電效應』第2個要點，電子從光線中吸收能量

達到足以擺脫原子核的束縛，並沒有能量的積累時間：

光電效應，要麼打不出電子，多長時間也沒反應，

要麼是瞬間反應，反應速度大約是10－9秒（100萬分之一秒）。

面對「光電效應」這樣一個實驗事實，

愛因斯坦經過深思熟慮，進一步了解到：

誰說頻率跟能量無關？普朗克不是說E＝hv嗎？

這個E是能量，v不正是頻率嗎！

愛因斯坦想，射向金屬表面的那束光線

是由千萬個微小的粒子組成的光子流，

正如水柱是由水分子組成的。

每一個『光粒子』都滿足普朗克的量子公式：

E＝hv，即，『光子』的能量是『普朗克常數』

與『頻率』的乘積。

因此可以把『光粒子』稱為「光量子」。

由量子公式規定，

單個光量子的能量是由頻率v決定的，

h是一個常量，

頻率高的光量子能量高，

頻率低的光量子能量低。

這麼一想，光電效應實驗的秘密就揭開了。

那麼，為什麼光電效應，只跟光線的頻率相關？

因為電子有一種自我保護能力，這種自我保護能力，

既能保護自己不會墜落到原子核上，

也不會使自己飛離家園。

若要離開原子家園，

必須有一個增加的最低限能量W，

入射光子的能量hv必須大於最低限能量W，

換言之，頻率v必須要大於某種頻率的極限值。

『紫外光』頻率很高，

就決定了『紫光』光量子的能量，

以大到足以超過電子出離所需能量，

於是光電效應就發生了；

而紅光因為頻率低，紅光的光子能量很小，

達不到電子出離所需要的極限能量W，

所以就不會有光電效應發生了。

電子要麼吸收一個能量大於W的光量子而瞬間逃逸，

要麼就在原地呆著。

所以不夠能量的光，再強也沒用。

一個電子只跟一個光量子發生作用。

在高頻率的前提下，光強若大，

（光束中的光子密度大），

電子碰撞的概率就大，

能打出的自由電子數目也就多。

1905年3月14日，

愛因斯坦在德國的《物理學紀事》雜誌上，

發表了題為《關於光的產生和轉變的一個啟發性觀點》，

在這篇文章中，神奇的「光量子」首次面世。

謝謝閱讀。