【种花家务·物理】4-7-01光电效应『数理化自学丛书6677版』
【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。
【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。
第七章光的量子性
【山话|| 本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳；电荷的单位静库（1库伦=3×10⁹静库）；电势的单位静伏等于300伏特。另外这套老教材中力的单位常用公斤、克等，但如今是不允许的，力是不能使用质量单位的。】
§7-1光电效应
【01】第六章讨论了光的波动性质，在这一章里我们还要讨论光的另一种重要性质：量子性。
【02】1887年赫兹首先发现，让紫外线照射在电压很高的极板上，就能使极板间发生火花放电的现象。1888年俄国物理学家斯托列托夫(1839~1896)重复赫兹的实验，进一步发现，在不大的电压下，用紫外线照在带负电的极板上，也能够使极板失去负电荷。
【03】我们把金属物体受到射线照射时失去负电荷的现象叫做光电效应。
【04】如图7·1所示，让一块表面光洁、绝缘的锌板带负电，并把它与静电计（或验电器）相连接，用紫外线照在锌板上，这时原来静电计上指针偏转的角度，立即减小为零。这表明：锌板带的负电荷，由于受到射线的照射立即消失了。如果用丝绸摩擦过的玻璃棒与锌板接触，使锌板带正电，这时候尽管也用紫外线照射它，静电计指针偏转的角度仍旧保持不变。这表明：紫外线使锌板失去负电荷，并不是由于射线使周围气体电离所产生的正离子与锌板负电荷中和的结果，而是其他原因。不然的话，紫外线照射在带正电的锌板上时，为什么不能使它失去正电荷呢？
【05】可以用斯托列托夫的实验装置（图7·2）来进一步研究光电效应的特性。用金属板 K、金属网A、灵敏电流计依次和电池组串联起来，让射线穿过金属网 A 射到带负电的金属板上（它和电池的负极相连接），这时候，从电流计中可以看出，电路中有电流通过，这是由于从金属板上释放出来的负电荷——电子，跑到电势较高的金属网（它和电池的正极相连接）上去所形成的。如果把金属网接在电池的负极上，金属板接在正极上，电路里就没有电流通过。
【06】用不同的金属板和不同的射线，重复上面的实验，可以发现：任何金属受到射线的照射都能发生光电效应。只是有的金属（象锌、铁、铜等）要用紫外线照射才行；而有的金属（象锂、钠、钾等）甚至用频率较小的可见光照射，也能够发生光电效应，对每一种金属都存在有这样一个最低的频率 v₀，只要射线的频率比它小，不管射线有多么强，也不能使这种金属发生光电效应。反过来，只要射线频率大于这一金属的最低频率 v₀，即使射线很微弱，也能使它发生光电效应。
【07】用同一种金属板做上面的实验，可以发现：(1)改变入射光的强度，只能改变从金属释放出来的电子的数目，而不能改变电子的速度和动能。光越强，释放出来的电子数目越多；光越弱，释放出来的电子数目越少，而释放出来的电子的速度和动能却总是一样的。(2)改变入射光线的频率，从金属释放出来的电子的速度，就随着发生相应的变化。射线的频率越大，释放出来的电子速度和动能就越大；射线的频率越小，电子的速度和动能就越小。射线的频率小于这一金属的最低频率 v₀，就不会再有电子从金属表面释放出来。
【08】怎样用光的波动性质来解释光电效应的这些特性呢？按照光的波动学说，从金属表面释放出的电子速度和动能，应当跟入射光的强度（振幅）有关系，入射光越强，振幅越大，光的能量也就越强，这些能量被金属表面的电子所吸收，则电子脱出金属表面以后就应该具有较大的动能才对，然而事实却与光的波动性质相抵触，显然，光电效应不能用光的波动性质来解释。
