光電效應是物理學中的一個重要而神奇的現象。當光照射到某些物質上時，這些物質內部的電子會被光子激發出來，形成電流，即光生電。光電現象由德國物理學家赫茲于1887年發現，而正確的解釋為愛因斯坦所提出。科學家們對光電效應的深入研究對發展量子理論起了根本性的作用。1. 光電效應概述光電效應是指光照射到某些物質上，引起物質的電性質發生變化的現象。這類光致電變的現象被人們統稱為光電效應。其中，金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應，發射出來的電子叫做光電子。光波長小于某一臨界值時方能發射電子，即極限波長，對應的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料，而發射電子的能量取決于光的波長而與光強度無關，這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的波動性相矛盾，即光電效應的瞬時性，按波動性理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面。但事實是，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的亮度無論強弱，光子的產生都幾乎是瞬時的，不超過十的負九次方秒。2. 光電效應的算式在以愛因斯坦方式量化分析光電效應時，使用以下算式：光子能量 = 移出一個電子所需的能量 + 被發射的電子的動能代數形式：h是普朗克常數，f是入射光子的頻率，φ是功函數，從原子鍵結中移出一個電子所需的最小能量，Em是被射出的電子的最大動能，m是被發射電子的靜止質量，v是被發射電子的速度。注：如果光子的能量（hf）不大于功函數（φ），就不會有電子射出。功函數有時又以W標記。3. 光電效應的實驗光電效應的實驗有以下幾個特點：a. 陰極（發射光電子的金屬材料）發射的光電子數和照射發光強度成正比。b. 光電子脫出物體時的初速度和照射光的頻率有關而和發光強度無關。這就是說，光電子的初動能只和照射光的頻率有關而和發光強度無關。c. 僅當照射物體的光頻率不小于某個確定值時，物體才能發出光電子，這個頻率叫做極限頻率（或叫做截止頻率），相應的波長λ叫做紅限波長。不同物質的極限頻率和相應的紅限波長是不同的。d. 從實驗知道，產生光電流的過程非常快，一般不超過10的-9次方秒；停止用光照射，光電流也就立即停止。這表明，光電效應是瞬時的。4. 光電效應的解釋—愛因斯坦方程根據愛因斯坦的理論，當光子照射到物體上時，它的能量可以被物體中的某個電子全部吸收。電子吸收光子的能量hυ后，能量增加，不需要積累能量的過程。如果電子吸收的能量hυ足夠大，能夠克服脫離原子所需要的能量(即電離能量)I和脫離物體表面時的逸出功(或叫做功函數)W，那么電子就可以離開物體表面脫逸出來，成為光電子，這就是光電效應。愛因斯坦方程為hυ=(1/2)mv^2+I+W。5. 光電效應的衍生(一) 反常光生伏特效應：光生伏特效應一般光生電壓不會超過Vg=Eg/e，但某些薄膜型半導體被強白光照射會出現比Vg高的多的光生電壓，稱反常光生伏特效應。(二) 貝克勒爾效應：將兩個同樣的電極浸在電解液中，其中一個被光照射，則在兩電極間產生電位差，稱為貝克勒爾效應。(三) 光子牽引效應：當一束光子能量不足以引起電子-空穴產生的激光照射在樣本上，可在光束方向上于樣本兩端建立電勢差VL，其大小與光功率成正比，稱為光子牽引效應。(四) 俄歇效應：用高能光子或電子從原子內層打出電子，同時產生確定能量的電子（俄歇電子），使原子、分子成為高階離子的現象稱為俄歇效應。(五) 光電流效應（1927年潘寧）：放電管兩級間有光致電壓（電流）變化稱為光電流效應。6. 光電效應的應用制造光電倍增管、電視攝像管、光電管、電光度計等光電器件。利用光電效應還可以測量非常微弱的光。7. 光電效應獲獎愛因斯坦因成功解釋了光電效應而獲得1921年諾貝爾物理學獎。