Question

光电效应

Answer 1

传统能源因再生周期长，储量和质量逐年下降等问题，越来越难以满足与日俱增的能源需求，新能源的开发和利用因此被提上日程。

人们从植物的光合作用中找灵感：想要利用太阳能发电

植物的光合作用是指在光照条件下，在植物叶绿体中以二氧化碳和水为原料合成糖的生物过程，由于糖类物质在代谢过程中可以产生能量，太阳能便通过这种方式被储存下来。

然而，这种能量很难为我们直接利用，一般需要经过转化才能成为我们普遍使用的电能。物理学原理告诉我们，能量转化过程必然会带来能量损失。

那么，太阳能是否可以直接转化为电能？这种转化过程又与哪些因素相关？

19世纪末拥有"最强大脑"的赫兹发现了光与电的奥秘

1887年，著名物理学家赫兹（现今频率的单位就是以他的名字命名的）在一次研究中偶然发现：光照射到某些物质表面，会引起物质电性质的改变。之后的研究证明，这是因为产生电子流导致的，因此这一现象被称为"光电效应"

在经典物理学下，光电效应能否发生取决于光的强度；然而，这一理论与当时的一系列实验结果相悖离。

研究表明，同一种物质，有些颜色的光无论光强多少都无法发生光电效应，有些颜色的光即使强度很低也能产生电流。

而解决光电效应难题的，正是我们所熟知的阿尔伯特·爱因斯坦。

爱因斯坦因建立相对论而广为人知，但大家可能不知道，这么伟大的科学家险些没有拿到被称为科学界至高荣誉的诺贝尔奖（诺贝尔奖从不颁发给有争议的发现，而对相对论的讨论和争议至今仍未停歇）。

爱因斯坦荣获1921年诺贝尔物理学奖得益于其对光电效应的创造性解释。他提出，光是由光子组成的，而光子的本质是一个个能量包，每一个能量包所蕴含的能量与它的频率（单位时间（1s）内的变化次数）有关，因此光照射到物体上能否产生电子完全取决于能量包（光子）的能量（频率），与能量包的数量（光强）无关。