在高中物理选修3—4学习中我们知道光可以发生干涉和衍射，说明了光具有波动性，这节课在学习光的另一个性质——粒子性。
光到底是什么，为此科学家们争论了几百年，从牛顿的“微粒说”，到托马斯.杨和涅菲尔的波动说，现在认为光具有波动性和粒子性，即光具有波粒二象性。
光的本性历史回顾
光电效应
照到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这种现象称为光电效应。
光电效应实验
光电效应实验电路图
实验规律 ：
1、存在着饱和电流，在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。也就是说，在电流较小时电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定之后，即使电压再增大，电流也不会增大。
2、存在着遏止电压和截止频率，当所加的电压U为0时，电流I并不为零。只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极形成使减速的电场，电流才有可能为0。使光电流减小到零的反向电压Uc称为遏止电压，遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，初速度的上限Vc应该满足以下关系：
3、实验还表明，对于一定颜色频率的光，无论光照强度如何，遏止电压电压都是一样的。当光的频率ν改变时，遏止电压Uc也会改变。这表明光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无光。入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。
4、实验中还有一个惊人的发现，当入射光频率减小到某一数值Vc时，即使不施加反向电压也没有光电流，这说明已经没有光电子了。这个频率Vc我们称为截止频率或者极限频率。这说明，当入射光的频率低于截止频率时不会发生光电效应。实验还表面，不同金属的截止频率不同。
5、光电效应具有瞬时性，当频率超过截止频率Vc时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，即光电效应几乎是瞬时的。
光电效应解释中的疑难
经典理论认为光的强度反映光的能量，光越强光的能量越大，光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应与光的强弱有关。但实验表明：对于一定颜色(频率)的光， 无论光的强弱如何，遏止电压是一样的。
经典理论认为不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率，但实验结果却存在截止频率。
如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量。但光电效应几乎是瞬时发生的。
爱因斯坦的光量子假设
为了解释光电效应，爱因斯坦认为光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν。这些能量子后来被称为光子。
E=hν
h为普朗克常量，ν为光的频率。
按照爱因斯坦的理论，在光电效应中，金属的电子吸收一个光子获得的能量是hv，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功Wo，剩下的表现为逸出功后的电子的初动能Ek，即：
这就是著名的光电效应方程，其中hv表示频率为v的光子的频率，Ek表示光电子的最大初动能，Wo表示克服金属的逸出功。
光电效应方程对光电效应的解释
1、光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。
2、爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与入射光的频率成线性关系，频率越大最大初动能越大，与光强无关。
3、只有当hν>W0时，才有光电子逸出，ν=Wo/h就是光电效应的截止频率。
4、电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。
最后，美国物理学家密立根经过十年之久的实验，证实了爱因斯坦光电效应方式的正确性，1921年爱因斯坦因发现了光电效应的规律而获得了诺贝尔物理学奖。
光电效应说明光子和其他粒子一样，具有能量，说明了光具有粒子性。
康普顿效应
光子的动量
由质能方程，可以质量m与能量E的关系：E=mc²。
又由一个光子的能量E=hv。
联立上面两式可得m=hv/c²。
根据c/v=λ，p=mv
最终可得p=h/λ(此公式说明光具有波粒二象性)
