光电效应是物理学中的一个重要而神奇的现象。当光照射到某些物质上时，这些物质内部的电子会被光子激发出来，形成电流，即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们对光电效应的深入研究对发展量子理论起了根本性的作用。1.光电效应概述光电效应是指光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化的现象。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。其中，金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。但事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。2.光电效应的算式在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时，使用以下算式：光子能量=移出一个电子所需的能量+被发射的电子的动能代数形式：h是普朗克常数，f是入射光子的频率，φ是功函数，从原子键结中移出一个电子所需的最小能量，Em是被射出的电子的最大动能，m是被发射电子的静止质量，v是被发射电子的速度。注：如果光子的能量（hf）不大于功函数（φ），就不会有电子射出。功函数有时又以W标记。3.光电效应的实验光电效应的实验有以下几个特点：a.阴极（发射光电子的金属材料）发射的光电子数和照射发光强度成正比。b.光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说，光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。c.仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时，物体才能发出光电子，这个频率叫做极限频率（或叫做截止频率），相应的波长λ叫做红限波长。不同物质的极限频率和相应的红限波长是不同的。d.从实验知道，产生光电流的过程非常快，一般不超过10的-9次方秒；停止用光照射，光电流也就立即停止。这表明，光电效应是瞬时的。4.光电效应的解释—爱因斯坦方程根据爱因斯坦的理论，当光子照射到物体上时，它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量hυ后，能量增加，不需要积累能量的过程。如果电子吸收的能量hυ足够大，能够克服脱离原子所需要的能量(即电离能量)I和脱离物体表面时的逸出功(或叫做功函数)W，那么电子就可以离开物体表面脱逸出来，成为光电子，这就是光电效应。爱因斯坦方程为hυ=(1/2)mv^2+I+W。5.光电效应的衍生(一)反常光生伏特效应：光生伏特效应一般光生电压不会超过Vg=Eg/e，但某些薄膜型半导体被强白光照射会出现比Vg高的多的光生电压，称反常光生伏特效应。(二)贝克勒尔效应：将两个同样的电极浸在电解液中，其中一个被光照射，则在两电极间产生电位差，称为贝克勒尔效应。(三)光子牵引效应：当一束光子能量不足以引起电子-空穴产生的激光照射在样本上，可在光束方向上于样本两端建立电势差VL，其大小与光功率成正比，称为光子牵引效应。(四)俄歇效应：用高能光子或电子从原子内层打出电子，同时产生确定能量的电子（俄歇电子），使原子、分子成为高阶离子的现象称为俄歇效应。(五)光电流效应（1927年潘宁）：放电管两级间有光致电压（电流）变化称为光电流效应。6.光电效应的应用制造光电倍增管、电视摄像管、光电管、电光度计等光电器件。利用光电效应还可以测量非常微弱的光。7.光电效应获奖爱因斯坦因成功解释了光电效应而获得1921年诺贝尔物理学奖。