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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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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