一、光电效应三定律

    1．光电效应
　　（1）现象：在光的照射下物体发射电子的现象叫做光电效应现象．
　　（2）规律：光电效应现象中所遵循的规律有
　　① 能否使金属发射光电子，取决于入射光的频率，每一种金属都有发生光电效应现象的极限频率，低于极限频率的光无论多强、无论照射时间多长，都不能使金属发射光电子；单位时间内从受光照射的物体表面发射出的光电子数（即光电子发射率），与入射光的强度成正比，而与入射光的频率无关．这称为光电效应第一定律．
　　② 只要入射光的频率高于极限频率，发射出的光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，与入射光强度无关,这称为光电效应第二定律．
　　③ 对任何一种金属，入射光的频率必须大于某一极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率的光，无论强度多大，照射时间多长，也不能产生光电效应．这称为光电效应第三定律．
　　④ 单位时间内发射出的光电子数与入射光强度成正比；光电子的发射几乎是在瞬间完成的，一般不超过10^－9 s．
　　（3）解释：为了解释光电效应现象中所表现出来的规律，不得不把光看作是一份一份地不连续传播的，每一份叫做一个光子，其能量为
　　　　　　　　　　　　　E=hv
　　这实际上就是 “光子说”的基本内容．
　　（4）意义：光电效应现象充分表现出光的粒子特性，迫使我们对光的本性做更为全面的认识．
　　上述实验事实，充分说明了电子吸收光子能量的过程并不需要时间上的积累，只要入射光的能量超过一定量的值，光电效应的发生几乎不需要时间； 反之，若入射光的能量不够，不论照射多长时间，都没有光电流产生．同时，由于光电子的数目与入射光的强度成正比，这些就充分证明了光的能量是不连续的，而是一份一份量子化的．
　　二、光电效应现象与光的波动说怎样矛盾，爱因斯坦怎样解释光电效应现象
　　较深入地观察光电效应现象，得出了如下4点结论：（1）每种金属都有自己的极限频率，只有大于这个极限频率的光照射，才会发生光电效应；（2）光电子的发射几乎是瞬时的，从入射光照射到光电子射出，时间一般不超过10^-9 s；（3）光电子射出时的最大初动能与入射光的强度无关，只是随着入射光频率的增大而增大；（4）在入射光的频率大于极限频率的情况下，发射出的光电子数与入射光的强度成正比．
　　以上4条结论中，前3条都与光的波动说相矛盾，因为按照波动理论，光的强度由光波的振幅决定，与频率无关，并且波的能量需要一定的时间才能积累到一定程度，因此不应该存在极限频率，而是任何频率的光只要照射时间足够长，都会经过一定时间的积累而能够发生光电效应．
　　爱因斯坦吸收了普朗克的量子理论，认为光是由不连续的“光量子”（简称光子）组成的，光子的能量跟它的频率成正比，即
　　　　　　　　　，
式中v为光子的频率，h为普朗克常量，其值为h = 6.63×10^-34 J·s．每一种金属中的电子都受到内部原子的引力，要想射出去，必须要克服引力做功W，光子的能量hv只有大于W，才会被电子吸收而使它能够克服内部引力而射出去，这个W 称为这种金属的“逸出功”，光子能量恰等于逸出功的光子频率即是“极限频率”，只有大于极限频率的光子照射金属，才会发生光电效应．
　　量子论的基本观点就是“不连续性”，爱因斯坦引入“光量子”概念，就是认为光的能量是“一份一份”的，这“一份”能量如果大于这种金属的“逸出功”，电子就可以吸收它而跑出金属，否则电子就不会吸收它，再长时间的积累都没有用．
　　三、对光的波粒二象性的理解
　　对于宏观世界来说，“既具有波动性，又具有粒子性”实在是难以理解的，也难以统一的．对于微观世界来说，都是重要特性，这怎么理解呢？鉴于我们所学知识，可以从这样几个方面去理解光的波粒二象性．
　　首先，要和宏观机械波、物体宏观机械运动区别开，所谓光是粒子，它并不服从牛顿运动定律，大量光子在传播过程中服从波动规律．例如光的干涉现象中我们看到的明条纹实际上是光子到达多的区域，而暗条纹是光子到达少的区域．所谓波动性，实质上是大量光子传播过程中表现出来的几率分布规律而已，因此它并不具有波动中能量的关系．
　　在光发射和光与物质作用的过程中，表现出粒子性，即每种光具有最小能量单位．例如在光电效应中，每个光子能量都可能被一个电子吸收并使电子挣脱原子的束缚后，以一定速度飞出．认识这样的实验事实，就是我们正确理解光的粒子性的关键．
　　第二，由于电磁波谱中各种频率相差巨大，频率低的无线电波，光子能量太小，波长却很长，因此我们容易观察到它的波动性．如反射、干涉、衍射等现象，而不易观察到它的粒子性；而频率极高的γ射线，波长极短，光子能量极大，则容易观察到它的粒子性，而不易观察到它的波动性．
　　第三，现代理论和实验都表明，光子也和实物粒子一样具有动量，并且其动量为p=h/λ．换句话说，光子具有运动质量．光的波动性和粒子性可以通过E=hv与p=h/λ两个关系式定量地联系起来，这两个式子左边均是反映粒子性的物理量（能量和动量），右边是反映波动性的物理量（频率和波长）

　　四、明线光谱与电子跃迁
　　明线光谱是由稀薄气体（即处于游离状态的原子）发光产生的，其彩色光带是在黑暗背景上产生不连续的若干不同色彩的亮条纹组成．这表明原子发光时，发出的光只包含某些特定频率的波，特别引起人们注意的是，不同元素原子产生的明线光谱是不同的，但同种元素原子产生的明线光谱却永远是相同的．这就意味着，某种物质的原子可从其明线光谱加以鉴别，因此称某种元素原子的明线光谱的谱线为这种元素原子的特征谱线．
　　这是由于不同元素的原子的能级分布情况不同所致．由于不同的原子能级分布具有不同的特定的规律，根据hv=E_m-E_n可知，当它们发生跃迁而发光时，释放出的能量不同，因此辐射光子的频率也就不同．

　　 四．光电效应现象中的两条曲线
　　　　

　　（1）　“E_km～v”曲线：如图1所示的是光电子最大初动能E_km随入射光频率v的变化曲线，相应的物理意义为
　　① 横轴上的截距的物理含义是光电管阴极材料的极限频率；
　　② 纵轴上的截距的物理含义是光电管阴极材料的溢出功的负值；
　　③ 斜率的物理含义是普朗克恒量．
　　　　
　　（2）“I～U ”曲线：如图2所示的是光电流强度I随光电管两极间电压U的变化曲线，相应的物理意义是
　　① 图中的I_m是饱和光电流，它与“单位时间内发射出的光电子数”有关，由入射光的强度决定；
　　② 图中的U_e是反向截止电压，它与“光电子的最大初动能”有关，由入射光的频率决定．
　　五．玻尔的原子模型
　　玻尔的原子模型主要包括如下三个假设：
　　（1）定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，原子中的电子虽然在做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样相对稳定的状态称为定态．
　　定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中的电子绕核转动时不受该理论的制约（经典的电磁理论认为：做变速运动的带电粒子将以电磁波的形式向外辐射能量）．
　　（2）跃迁假设：处于定态的原子其电子绕核转动时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（或吸收）电磁波（光子），所辐射（或吸收）的电磁波频率由两个定态的能量差决定
　　　　　　　　　　　　　
　　跃迁假设实际上对光的辐射和吸收从微观（原子等级）上给出了解释．
　　（3）轨道量子化假设：由于能量状态的不连续，所以电子绕核转动的轨道半径也不能取任意值，必须满足所谓的轨道量子化的条件，即
　　　　　　　　　　　　　
　　轨道量子化假设把“量子”的观念引入原子理论，这是玻尔的原子理论之所以获得成功的根本原因．