FHSST 物理/現代物理/波粒二象性
從我們用肉眼看到的事物來看，波和粒子的行為似乎屬於不同型別的物體，但隨著科學發展到原子和亞原子水平，逐漸發現這些特性實際上是所有事物共有的。我們首先討論光，但相同的概念適用於原子尺度的尺寸和動量下的所有事物。
光的波動性由光的衍射、干涉和偏振現象所證明，而光的粒子性則由光電效應所證明。所以光既具有波動性，又具有粒子性，但它只表現出其中的一種，具體取決於我們進行的實驗型別。波型實驗顯示波動性，粒子型實驗顯示粒子性。
我們如何知道光像波一樣運動呢？
證明光具有波動性：想象一下將一塊卵石扔進水中 - 你會看到圓形波紋向外擴充套件。現在想象一下，在波紋的路徑上放置一個障礙物（例如一張卡片或一塊木頭） - 但障礙物上有一個切口。你會看到波紋撞擊障礙物和它的切口 - 並且第二個波紋會從切口的另一側散發出來（這些將是半圓形波紋）。這在家裡很容易看到 - 在浴缸裡試一試 - 好吧，光波也是這樣做的。但是，現在想象一下，障礙物上不是一個切口，而是兩個。你會看到，初始波紋撞擊障礙物 - 並且兩個半圓形波紋從另一側散發出來 - 一個從每個切口的另一側散發出來。關鍵是，這兩個半圓形波紋會在某個點發生碰撞 - 它們會彼此“干涉”。如果它們的波紋都在“高”的地方，它們就會疊加，你會看到一個峰值。同樣地，如果它們的波紋都在低的地方，它們也會疊加（你會看到一個更深的波谷），但是如果它們處於相反的狀態（一個高，一個低），它們就會相互抵消。如果你能站在岸邊，眼睛在水面上，你會看到一系列峰值和間隙 - 一種條紋狀的影像。當我們將探測器（例如一塊感光膠片）放置在兩個切口後面的另一側，然後讓光波透過這兩個切口時，我們觀察到的正是這種情況。你會看到條紋狀的圖案，峰值的地方留下了影像（光線照射到感光紙上），間隙的地方沒有光線照射到感光紙上 - 這表明發生了“干涉” - 這表明光必須像波一樣運動。
實際上，你在超市裡看到了一些暗示，當他們用雷射掃描條形碼時。普通光是由各種波長的混合物，因此不同波長的衍射圖案互相覆蓋。雷射的光波長都相同，因此隨機衍射圖案表現為斑點。
現在，我們認為光不是像波一樣運動，而是像粒子一樣運動。但是，我們如何稱呼光的“粒子”呢？
光子：光子是光的量子（能量包）。
想象一塊金屬板。在表面上，有一些電子可以被釋放。如果一個光子飛來並撞擊金屬板表面，它就會將它的全部能量包傳遞給一個電子。這意味著電子現在具有一些能量，如果這個能量 Ek（動能）大於釋放電子的最小能量 Emin，它可能會逃逸（離開表面）。
現在，假設電子需要 5eV 的動能才能逃逸。並且假設這個小光子的能量包只有 2eV。那麼電子將不會離開金屬板表面。但是，假設光子有 8eV 的能量。這意味著電子將以 3eV 的動能出現。
請注意，這並不意味著光子可以給一個電子 5eV 的能量，給另一個電子 3eV 的能量。一個光子會將它的全部能量傳遞給一個電子。
電子逃逸所需的最小能量（電子通常不會在任何時候都離開金屬），被稱為金屬的功函式。在我們這個例子中，功函式是 5eV。每種金屬的功函式值都不同：銅為 4.70eV，鈉為 2.28eV。值得一提的是，最佳導體往往是功函式最小的導體。（對於高階讀者：功函式實際上代表電子克服負勢能所需的能量，而這種負勢能是由原子核對電子的靜電吸引力引起的。）
輻射的頻率與光子的能量直接相關。這很重要，因為如果光子的頻率（以及能量）低於某個閾值，就不會發射電子。即使增加光的強度，並在很長一段時間內讓光照射在表面上，如果輻射頻率低於閾值頻率，也不會發射電子。
光子的能量可以用公式計算：E = hν（其中 h = 6.57 X 10^-34 J-s 是普朗克常數，ν 是輻射頻率）。
從金屬中逃逸的電子的動能等於光子的能量減去功函式 Φ，即
Ek = (hν) - Φ
電子以從零到最大值 Vmax 的速度範圍出現。最大動能 (1/2)m(Vmax)^2 線性地取決於輻射頻率，而與輻射強度無關。
對於給定頻率的入射輻射，每單位時間發射的電子數量與輻射強度成正比。
電子發射從光照射到表面的一瞬間就開始發生，即沒有可檢測到的時間延遲。
光電效應有哪些應用呢？
光電效應最常見的應用是在太陽能電池中。來自太陽的光能被用來激發金屬表面的電子，然後這些電子可以在電路中流動（即替換傳統電池！）。獲得的電流取決於光線的強度（或簡單地說：亮度）。
由於這項（以及其他）工作，愛因斯坦於 1921 年獲得了諾貝爾獎（物理學），“……表彰他對理論物理學，特別是光電效應定律的發現作出的貢獻”。