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光电效应是指光照射到某些物质上时，物质发射出电子的现象。这些被发射出的电子称为光电子。光电效应的发现对于理解光的本质具有重要意义，它证明了光具有粒子性，即光是由一个个光子组成的。
光电效应有几个关键概念。首先是阈值频率，对于给定的物质，只有当入射光的频率高于某个特定的频率时，才会发生光电效应。低于此频率的光，无论多强，都不会产生光电子。其次是逸出功，即电子从物质表面逸出所需的最小能量，与阈值频率成正比，表示为W等于h乘以阈值频率，其中h是普朗克常数。当光的频率超过阈值频率时，光电子的动能与频率成正比，遵循爱因斯坦方程：动能等于普朗克常数乘以频率减去逸出功。
爱因斯坦提出的光子理论是解释光电效应的关键。他认为光是由一份一份的能量子组成的，称为光子。每个光子的能量等于普朗克常数h乘以光的频率ν。当一个光子被物质中的电子吸收时，遵循能量守恒原理，光子的能量一部分用于克服电子逸出物质表面的逸出功W，剩余的能量转化为光电子的动能E_k。因此，光电子的最大初动能等于光子能量减去逸出功。这个理论完美解释了为什么光电效应有阈值频率，以及为什么光电子的动能与光的频率有关，而与光的强度无关。
光电效应有几个重要特点。首先，当入射光的频率高于阈值频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。这是因为光强度越大，光子数量越多，从而产生更多的光电子。其次，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，而与光的强度无关。这是因为每个光电子只吸收一个光子的能量，而光子的能量仅由其频率决定。第三，光电效应的发生几乎是瞬时的，没有明显的时间延迟，这表明光子与电子的相互作用是直接的。最后，每个光子只能被一个电子吸收，这进一步证明了光的粒子性。
光电效应的发现和解释具有重大的科学意义。它证实了光的量子性，是量子力学发展的重要里程碑。爱因斯坦因成功解释光电效应而获得了1921年的诺贝尔物理学奖。光电效应在现代技术中有广泛的应用。例如，光电池是太阳能电池和光伏发电的基础；光电倍增管用于检测微弱的光信号；光电传感器广泛应用于自动门和安全系统；数码相机中的CCD和CMOS传感器也是基于光电效应原理。从1887年赫兹首次发现光电效应，到1905年爱因斯坦提出理论解释，再到现代光电技术的广泛应用，光电效应已经深刻地改变了我们的生活和科学认知。