§1.1实验基础 ·3· 量都是量子化的.伴随(1.3)式的出现，诞生了量子时代. 自1887年Hertz起，到1916年Millikan为止，光电效应的实验规律被逐步地 揭示出来.其中，无法为经典物理学所理解的实验事实有：反向遏止电压（和逸出电 子的最大动能成正比)和入射光强无关；反向遏止电压和入射光的频率呈线性关 系；电子逸出相对于光的照射而言几乎无时间延迟.这三点难于理解是因为，按经 典观念，人射光的电磁场强迫金属表面电子作振动.人射光强度越大，强迫振动的 振幅也越大，逸出电子的动能也应当越大.于是反向遏止电压和人射光强度应当是 线性关系，而且和人射光的频率无关.此外，自光照射时起，电子从受迫振动中积聚 能量直至逸出金属表面需要一段时间，因为电子运动区域的横断面积很小，接收到 的光能很有限，电子积聚到能逸出金属表面那样的动能需要一定的时间.然而，实 验却表明，这个弛豫时间很短，它不大于109s.为了解决这些矛盾，1905年， Einstein在Planck能量子概念基础上，再大胆地前进一步，提出光量子概念①，并 指出光量子和电子碰撞并被电子吸收从而导致电子的逸出.他的光电效应方程是 hy=重，十2mw2x (1.4) 这里是实验中所用金属的脱出功，比如，Cs的为1.9eV,Pt的为6.3eV.等式右 边用了逸出电子的最大速度，那是因为有些电子在从金属表面逸出的过程（以及在 空气传播的过程)中，可能因遭受碰撞而损失了部分动能.这样一来，不仅光场的能 量是量子化的，而且光场本身就是量子化的，仿佛是一团“光子气”.光电效应显示， 照射在金属表面的波场是一种微粒集合沿着这一思路前进，人们甚至可以引人光 子的“等效”质量m‘,即 m'=号= 于是，若在重力场中，一个光子垂直向上飞行了H距离，其频率要由原来的№减 小为y hvo hv+hgH 从而 y<0 这说明垂直向上飞行的光子，其频率会产生红移②.这一现象在1960年由 RV.Pound和G.A.Rebka Jr.在哈佛大学校园的水塔上实验观测到了.Einstein 的光电方程被Millikan用l0年时间的实验所证实. A.Einstein,Ann.Physik,17:132(1905). ②这里，等式右边第二项在地球条件下比第一项小很多，所以作了一级近似计算