【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。?

第七章光的量子性

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳；電荷的單位靜庫（1庫倫=3×10?靜庫）；電勢的單位靜伏等于300伏特。另外這套老教材中力的單位常用公斤、克等，但如今是不允許的，力是不能使用質(zhì)量單位的?！?

§7-1光電效應(yīng)

【01】第六章討論了光的波動性質(zhì)，在這一章里我們還要討論光的另一種重要性質(zhì)：量子性。

【02】1887年赫茲首先發(fā)現(xiàn)，讓紫外線照射在電壓很高的極板上，就能使極板間發(fā)生火花放電的現(xiàn)象。1888年俄國物理學(xué)家斯托列托夫(1839~1896)重復(fù)赫茲的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在不大的電壓下，用紫外線照在帶負(fù)電的極板上，也能夠使極板失去負(fù)電荷。

【03】我們把金屬物體受到射線照射時(shí)失去負(fù)電荷的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。

【04】如圖7·1所示，讓一塊表面光潔、絕緣的鋅板帶負(fù)電，并把它與靜電計(jì)（或驗(yàn)電器）相連接，用紫外線照在鋅板上，這時(shí)原來靜電計(jì)上指針偏轉(zhuǎn)的角度，立即減小為零。這表明：鋅板帶的負(fù)電荷，由于受到射線的照射立即消失了。如果用絲綢摩擦過的玻璃棒與鋅板接觸，使鋅板帶正電，這時(shí)候盡管也用紫外線照射它，靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的角度仍舊保持不變。這表明：紫外線使鋅板失去負(fù)電荷，并不是由于射線使周圍氣體電離所產(chǎn)生的正離子與鋅板負(fù)電荷中和的結(jié)果，而是其他原因。不然的話，紫外線照射在帶正電的鋅板上時(shí)，為什么不能使它失去正電荷呢？

【05】可以用斯托列托夫的實(shí)驗(yàn)裝置（圖7·2）來進(jìn)一步研究光電效應(yīng)的特性。用金屬板 K、金屬網(wǎng)A、靈敏電流計(jì)依次和電池組串聯(lián)起來，讓射線穿過金屬網(wǎng) A 射到帶負(fù)電的金屬板上（它和電池的負(fù)極相連接），這時(shí)候，從電流計(jì)中可以看出，電路中有電流通過，這是由于從金屬板上釋放出來的負(fù)電荷——電子，跑到電勢較高的金屬網(wǎng)（它和電池的正極相連接）上去所形成的。如果把金屬網(wǎng)接在電池的負(fù)極上，金屬板接在正極上，電路里就沒有電流通過。

【06】用不同的金屬板和不同的射線，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)：任何金屬受到射線的照射都能發(fā)生光電效應(yīng)。只是有的金屬（象鋅、鐵、銅等）要用紫外線照射才行；而有的金屬（象鋰、鈉、鉀等）甚至用頻率較小的可見光照射，也能夠發(fā)生光電效應(yīng)，對每一種金屬都存在有這樣一個(gè)最低的頻率 v?，只要射線的頻率比它小，不管射線有多么強(qiáng)，也不能使這種金屬發(fā)生光電效應(yīng)。反過來，只要射線頻率大于這一金屬的最低頻率 v?，即使射線很微弱，也能使它發(fā)生光電效應(yīng)。

【07】用同一種金屬板做上面的實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)：(1)改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度，只能改變從金屬釋放出來的電子的數(shù)目，而不能改變電子的速度和動能。光越強(qiáng)，釋放出來的電子數(shù)目越多；光越弱，釋放出來的電子數(shù)目越少，而釋放出來的電子的速度和動能卻總是一樣的。(2)改變?nèi)肷涔饩€的頻率，從金屬釋放出來的電子的速度，就隨著發(fā)生相應(yīng)的變化。射線的頻率越大，釋放出來的電子速度和動能就越大；射線的頻率越小，電子的速度和動能就越小。射線的頻率小于這一金屬的最低頻率 v?，就不會再有電子從金屬表面釋放出來。

【08】怎樣用光的波動性質(zhì)來解釋光電效應(yīng)的這些特性呢？按照光的波動學(xué)說，從金屬表面釋放出的電子速度和動能，應(yīng)當(dāng)跟入射光的強(qiáng)度（振幅）有關(guān)系，入射光越強(qiáng)，振幅越大，光的能量也就越強(qiáng)，這些能量被金屬表面的電子所吸收，則電子脫出金屬表面以后就應(yīng)該具有較大的動能才對，然而事實(shí)卻與光的波動性質(zhì)相抵觸，顯然，光電效應(yīng)不能用光的波動性質(zhì)來解釋。