第54章 光電效應的發現(2 / 2)

愛因斯坦正是在普朗克的基礎上而比普朗克更革命。愛因斯坦考慮了途中發生的事情。也就是說量子是否按波的形式傳播或是一成不變。愛因斯坦假設能量按一個量子傳播。光輻射也是由微粒子,即一種“能量小包”組成的。這些微粒子以光速飛越空間,粒子能量是由頻率和作用量子的乘積得出,意味著頻率對光電子的影響。

光電效應是由於金屬中的自由電子吸收了光子能量從金屬中溢出而發生的。電子吸收一個光子便獲得了一份能量,這份能量一部分被消耗,因為電子從金屬表麵溢出要做功;一部分就是電子逃離時的動能。

h為普朗克常數,電子從金屬表麵溢出所做的功為A,速度為v,則有:hv=A 1/2mv2,這就是愛因斯坦方程。

愛因斯坦的光量子理論,雖然能正確地解釋光電效應,但仍然沒能廣泛承認,就連普朗克這位最早提出量子論的人,也認為愛因斯坦的理論“太過分”了。

原因就在於我們前麵所說的“途中”。普朗克隻認為電磁波在發射和吸收能量時是一份一份的,而愛因斯坦認為在傳播過程中也具有這樣的性質。

愛因斯坦理論的提出,使人們對光本質的認識前進了一大步。他重新引入微粒觀,又肯定了波動的意義。主要是由於愛因斯坦的工作,使得光的波粒二象性確立,即光有時表現有波動性,有時表現為粒子性。

實驗中的“斯托克斯定律”是愛因斯坦理論的證明。斯托克斯定律是:如果光碰上一塊發熒光的平麵,那麼熒光的頻率幾乎總是比較低的,決不會高過引發輻射的頻率。如果用波動理論,則無法解釋,在光量子的假說中,通過愛因斯坦方程可以看到,打在屏幕上的量子放出一部分能量,因此被反射的量子能量較小,頻率也較小。

另外,照相底板受到光照時,即使光線強度極弱,感光層的某些小顆粒也會起變化,而感光層的其他部分則依舊如故。這證明是光量子命中的部分引起變化。

美國物理學家密立根激烈地反對光量子理論,他花了10年時間,企圖用實驗來否定愛因斯坦。為了研究愛因斯坦方程,他把頻率已知的單色光落到一塊板上,然後盡量準確地測出放出的光電子能量。他用這種方法得出的普朗克常數與普朗克公式韻常數完全一致。

根據種種實驗,光既有波的性質,又有粒子的性質,愛因斯坦的關於光是粒子組成的理論,沒有讓現代科學家放棄光的波動,而是有機統一且辯證地結合起來,即光的波粒二象性得到確立。