?關(guān)注
1887年的一天，德國卡爾斯魯厄大學的一間實驗室里，擺弄著實驗裝置的青年教師赫茲，終于發(fā)現(xiàn)了接收器兩端隙之間的微弱“電火花”，這個期待已久的“電火花”成為了麥克斯韋理論的完美注腳，從此，電磁理論這個由法拉第奠基、麥克斯韋構(gòu)造、赫茲封頂?shù)拇髲B終于得以屹立在物理世界版圖之上，成為與牛頓力學相媲美的經(jīng)典理論之一。
赫茲在檢驗電磁波實驗中，還進行了有關(guān)電磁波的波速、波長、反射等一系列研究，最后得出光就是電磁波的結(jié)論，光的波動說頓時農(nóng)奴翻身把歌唱，而往日被簇擁的微粒說只能獨處角落空寂寥。
科學探究這部戲永遠沒有劇終，只要愿意等總會有意料之外的精彩，科學思維編劇于幕后，科學觀點顯隱于臺前，你放唱罷我登場新舊交織，當劇情需要時，還會來個必要的返場。就像這位給微粒說致命一擊的赫茲，同時也帶來了微粒說絕處逢生的機會。
一切緣起于赫茲在實驗過程中發(fā)現(xiàn)的一個令人困惑的現(xiàn)象，也正是這個現(xiàn)象揭開了后來有關(guān)光粒子本質(zhì)的另一段波瀾曲折的科學探究史。
光電現(xiàn)象的端倪——赫茲實驗的新發(fā)現(xiàn)
赫茲在檢驗電磁波的實驗中，用紫外光照射接收器，發(fā)現(xiàn)接收器端隙的電火花變得更亮了。1887年5月低，赫茲寫成研究論文《論紫外線對放電的影響》為了弄清光是如何使電火花增強，他分別用銅、黃銅、鋁、鐵、錫等不同金屬材料作為電極片進行實驗，又使用不同光源如火光、陽光、電弧光等進行實驗，他還在光源和火花間隙之間放置各種氣體、液體和固體進行實驗。根據(jù)這些實驗的結(jié)果，他推斷使火花明顯增強的有效輻射有一個接近可見光譜的極限。為此他又用石英棱鏡色散不同光源進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使火花增強的輻射的確都是紫外光?！墩撟贤饩€對放電的影響》成為科學史上第一篇研究光電效應的文章。
赫茲的結(jié)論：高頻率的紫外光可以使電火花增強。
霍爾瓦克斯的光電效應研究
1888年，赫茲年輕的助手威廉·霍爾瓦克斯（Wilhelm Hallwachs）在赫茲的研究基礎(chǔ)上證實，電火花增強的原因是由于放電間隙內(nèi)出現(xiàn)了電荷體，進一步實驗發(fā)現(xiàn)，若用紫外線照射金屬板時，從金屬板向外產(chǎn)生帶負電的粒子流?；魻柾呖怂沟墓ぷ魇谷藗儚摹半娀鸹ā边@個表象轉(zhuǎn)移到了光使金屬電性發(fā)生變化的過程探究，提出的電荷轉(zhuǎn)移理論給后面的研究者開啟了新的思路，最初的光電效應因此也稱為“霍爾瓦克斯效應”。
此時光電現(xiàn)象的研究只能定性于此，更深層次的研究還得有賴于人們對電的微觀本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。
陰極射線解密“電究竟是什么”
當裝有2個電極的玻璃管被抽成真空，這時在兩電極間加上幾千伏的高壓，在陰極對面的玻璃壁上閃爍著綠色的輝光，似乎從陰極發(fā)射出一種看不見的射線，這個射線是粒子流還是電磁波？這引起了科學家們的關(guān)注。其中也包含赫茲。1892年赫茲和他的另一個助手勒納德開展了陰極射線的研究，但是由于真空度不夠，像很多同行一樣并未能檢測到陰極射線的電磁偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。于是赫茲就簡單的認為陰極射線是一種特殊的電磁波。然而種種跡象表面，真相并沒有赫茲想象的這么簡單，兩年后，赫茲英年早逝，勒納德繼續(xù)進行陰極射線的研究，提出了陰極射線是帶負電的粒子流的結(jié)論，最終1897年J.J.湯姆孫測量出負電粒子的荷質(zhì)比，成為發(fā)現(xiàn)電子第一人。從此人類的科學視野深入到了原子這個微觀領(lǐng)域。
電子的發(fā)現(xiàn)成為開啟近代原子物理研究的標志，同時也為光電效應研究掃清了障礙。
埃爾斯特和蓋特爾的光電效應研究
埃爾斯特和蓋特爾最早發(fā)現(xiàn)不同金屬發(fā)生光電效應所需的光波長不同，對于堿金屬鈉、鉀、銣等用可見光就會產(chǎn)生光電效應，當電子被J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)之后，埃爾斯特還發(fā)現(xiàn)光電效應中產(chǎn)生的帶負電的質(zhì)點的荷質(zhì)比與電子的荷質(zhì)比相同，從而證實光電效應中產(chǎn)生的帶負電的質(zhì)點就是電子，稱為光電子。
勒納德的光電效應研究
勒納德在陰極射線的謎題解開之后，又回到了光電效應的問題上來，為了加速電子的速度和測量他們的能量，勒納德的發(fā)明了一種光電管，從而進行定量研究。1902年他發(fā)表論文介紹了他的研究成果，勒納德得出，發(fā)射的電子數(shù)正比于入射光所帶能量。電子的速度和動能與發(fā)射的電子數(shù)目完全無關(guān)，而只與光波長有關(guān)，波長減少動能增加。每一種金屬對應一特定頻率，當入射光小于這一頻率時，不發(fā)生光電效應。
勒納德對光電效應的規(guī)律認識得很清楚，在解釋上卻犯了難，因為根據(jù)經(jīng)典電磁理論，光波也就是電磁波的能量是由振幅（電磁場強度）決定和頻率無關(guān)，在光電效應里怎么就光頻率成為光電子能否產(chǎn)生的決定條件了？另外隨著時間的積累金屬板應該接收到更多的輻射能，而光電效應怎么就和光照時間無關(guān)，極短時間內(nèi)就發(fā)出光電子？
為了解釋這些現(xiàn)象，勒納德說到：“逸出的能量并不完全來自紫外線，而是來自特定原子的內(nèi)部，紫外線只起激發(fā)作用，很象引信點燃裝了子彈的槍一樣。我發(fā)現(xiàn)這個結(jié)論很重要，因為由此我們可以懂得，不僅鐳原子包含有儲存的能量，其他元素的原子也儲存著能量，他們也能發(fā)出輻射，而且當發(fā)出輻射時原子可能完全碎裂?！保ㄔ铀榱?--勒納德先生你確定這不是碰瓷嗎?）
勒納德的觀點被稱為“觸發(fā)說”，頻率決定光電子能否出射，被他解釋為光波與電子的共振導致；電磁波的能量是可以累加的，勒納德另辟蹊徑：其實光電子能量來源于原子內(nèi)部，電磁波只是起到激發(fā)作用。
觸發(fā)說成為經(jīng)典理論下光電效應的一種解釋，在當時科學界影響很大，直到1905年勒納德獲得諾貝爾物理學獎，風光無二，然而也就在這一年，一位名不見經(jīng)傳的專利局年輕職員，開啟他夢幻般的科學之旅。
愛因斯坦的光電效應解釋
1905年成為愛因斯坦的物理奇跡年，愛因斯坦在這一年分別在熱力學統(tǒng)計，量子論和相對論三個領(lǐng)域連發(fā)表六篇論文，每一篇都可謂重量級，這也讓后來的諾貝爾獎評審會傷透腦筋，當時量子論似乎還有爭議，相對論看不大懂，而熱力學統(tǒng)計似乎沒前面兩個有名，本該1921年授予的諾獎，糾結(jié)到1922年才補發(fā)給愛因斯坦，理由是對光電效應定律的闡明。
我們還是回到1905年，在《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個啟發(fā)性觀點》中，愛因斯坦寫道“確實，在我看來，關(guān)于黑體輻射、光致發(fā)光、紫外線產(chǎn)生陰極射線，以及其它一些有關(guān)光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象的觀察，如果用光的能量在空間中不是連續(xù)分布的這種假設(shè)來解釋，似乎就更容易理解。按照這里所設(shè)想的假設(shè)，從點光源發(fā)射出來的光線的能量在傳播中不是連續(xù)分布在越來越大的空間體積中的，而是由個數(shù)有限的，集中在空間某些點的能量子所組成，這些能量子能夠運動，但不能分割，而只能整個地被吸收或產(chǎn)生出來?！痹谡撐闹袗垡蛩固箘?chuàng)造性地提出“光量子”概念，并借此來解釋光致發(fā)光（熒光）、光電效應等現(xiàn)象。對于光電效應他指出“關(guān)于光的能量連續(xù)地分布在它經(jīng)過的空間之中這種通常的見解，當試圖解釋光電現(xiàn)象時，遇到了特別大的困難?！睈垡蛩固惯M一步指出，當把光電子初動能作為入射光的頻率的函數(shù)而在笛卡爾坐標系中畫出時，就必然得到一條直線，并且其斜率不依賴于所研究的物質(zhì)的種類。顯然，斜率就是普朗克常量h。
光量子的質(zhì)疑
愛因斯坦的光量子學說是建立在普朗克的量子的觀點之上，1900年普朗克在解決黑體輻射問題時，就提出了電磁輻射的量子觀點。普朗克本人也差點被自己的理論嚇著，他謹慎保守的認為能量子只存在于電磁波的吸收和反射中，并不影響電磁波的連續(xù)性，畢竟此時麥克斯韋電磁理論方興未艾，幫助著一大幫研究者在科學領(lǐng)域開疆拓土，若是誰敢挖電磁理論的墻角，哼哼！
把光看成光量子，似乎又回到了牛頓時期的微粒說，因此光量子的提出，迎來的更多是質(zhì)疑和沉默，甚至在提出光量子假說的八年之后，當普朗克、能斯特、魯斯本、瓦爾堡提名愛因斯坦為普魯士科學院院士時，他們對愛因斯坦光量子說均持否定態(tài)度。在提名推薦書中有這樣一段話：
“總之，我們可以說幾乎沒有一個現(xiàn)代物理學的重要問題是愛因斯坦沒有做過巨大貢獻的，當然，他有時在創(chuàng)新思維中會錯過目標。例如，他對光量子的假說，可是我們不應該過分批評他。因為，即使在最準確的科學里，要提出真正新的觀點而不冒任何風險是不可能的?！?div style="height:15px;">
持相同觀點的還有英國物理學家盧瑟福：“能量和頻率之間的這種明顯聯(lián)系，現(xiàn)在沒有可能的物理解釋?！?div style="height:15px;">
