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光电效应实验是现代物理学的重要实验之一。实验装置包括一个真空管，管内有金属阴极和阳极。当光照射到金属表面时，会发射出电子，形成光电流。这个实验揭示了光的粒子性质，为量子理论的发展奠定了基础。
光电效应实验观察到四个关键现象。首先是存在截止频率，只有当入射光频率高于某个阈值时才会发生光电效应。其次，逸出电子的最大动能与光的频率成正比，而与光的强度无关。第三，光电流的强度与入射光的强度成正比。最后，光电效应具有瞬时性，没有时间延迟。
爱因斯坦在普朗克量子假说基础上提出了光量子假说。他认为光是由一份一份的能量子组成，称为光子。每个光子的能量等于普朗克常数乘以频率。当光子撞击金属表面时，一个光子将全部能量传递给一个电子。电子吸收能量后，一部分用于克服金属的逸出功，剩余部分成为电子的动能。这就是著名的光电方程。
光电方程完美地解释了所有实验现象。当光子频率小于截止频率时，光子能量不足以克服逸出功，因此没有电子逸出。电子的最大动能等于光子能量减去逸出功，所以与频率成正比。由于单个光子的能量是固定的，电子动能与光强度无关。光子与电子的相互作用是瞬时的一对一过程，解释了光电效应的瞬时性。
光电效应实验具有重大的历史意义。它首次明确证明了光的粒子性质，为量子理论的建立奠定了坚实基础。爱因斯坦因对光电效应的理论解释获得了1921年诺贝尔物理学奖。这一发现推动了现代物理学的发展，并在光电器件、太阳能电池等技术中得到广泛应用，深刻影响了人类对光和物质本质的认识。