FHSST 物理/现代物理/波粒二象性
从我们用肉眼看到的事物来看，波和粒子的行为似乎属于不同类型的物体，但随着科学发展到原子和亚原子水平，逐渐发现这些特性实际上是所有事物共有的。我们首先讨论光，但相同的概念适用于原子尺度的尺寸和动量下的所有事物。
光的波动性由光的衍射、干涉和偏振现象所证明，而光的粒子性则由光电效应所证明。所以光既具有波动性，又具有粒子性，但它只表现出其中的一种，具体取决于我们进行的实验类型。波型实验显示波动性，粒子型实验显示粒子性。
我们如何知道光像波一样运动呢？
证明光具有波动性：想象一下将一块卵石扔进水中 - 你会看到圆形波纹向外扩展。现在想象一下，在波纹的路径上放置一个障碍物（例如一张卡片或一块木头） - 但障碍物上有一个切口。你会看到波纹撞击障碍物和它的切口 - 并且第二个波纹会从切口的另一侧散发出来（这些将是半圆形波纹）。这在家里很容易看到 - 在浴缸里试一试 - 好吧，光波也是这样做的。但是，现在想象一下，障碍物上不是一个切口，而是两个。你会看到，初始波纹撞击障碍物 - 并且两个半圆形波纹从另一侧散发出来 - 一个从每个切口的另一侧散发出来。关键是，这两个半圆形波纹会在某个点发生碰撞 - 它们会彼此“干涉”。如果它们的波纹都在“高”的地方，它们就会叠加，你会看到一个峰值。同样地，如果它们的波纹都在低的地方，它们也会叠加（你会看到一个更深的波谷），但是如果它们处于相反的状态（一个高，一个低），它们就会相互抵消。如果你能站在岸边，眼睛在水面上，你会看到一系列峰值和间隙 - 一种条纹状的图像。当我们将探测器（例如一块感光胶片）放置在两个切口后面的另一侧，然后让光波通过这两个切口时，我们观察到的正是这种情况。你会看到条纹状的图案，峰值的地方留下了图像（光线照射到感光纸上），间隙的地方没有光线照射到感光纸上 - 这表明发生了“干涉” - 这表明光必须像波一样运动。
实际上，你在超市里看到了一些暗示，当他们用激光扫描条形码时。普通光是由各种波长的混合物，因此不同波长的衍射图案互相覆盖。激光的光波长都相同，因此随机衍射图案表现为斑点。
现在，我们认为光不是像波一样运动，而是像粒子一样运动。但是，我们如何称呼光的“粒子”呢？
光子：光子是光的量子（能量包）。
想象一块金属板。在表面上，有一些电子可以被释放。如果一个光子飞来并撞击金属板表面，它就会将它的全部能量包传递给一个电子。这意味着电子现在具有一些能量，如果这个能量 Ek（动能）大于释放电子的最小能量 Emin，它可能会逃逸（离开表面）。
现在，假设电子需要 5eV 的动能才能逃逸。并且假设这个小光子的能量包只有 2eV。那么电子将不会离开金属板表面。但是，假设光子有 8eV 的能量。这意味着电子将以 3eV 的动能出现。
请注意，这并不意味着光子可以给一个电子 5eV 的能量，给另一个电子 3eV 的能量。一个光子会将它的全部能量传递给一个电子。
电子逃逸所需的最小能量（电子通常不会在任何时候都离开金属），被称为金属的功函数。在我们这个例子中，功函数是 5eV。每种金属的功函数值都不同：铜为 4.70eV，钠为 2.28eV。值得一提的是，最佳导体往往是功函数最小的导体。（对于高级读者：功函数实际上代表电子克服负势能所需的能量，而这种负势能是由原子核对电子的静电吸引力引起的。）
辐射的频率与光子的能量直接相关。这很重要，因为如果光子的频率（以及能量）低于某个阈值，就不会发射电子。即使增加光的强度，并在很长一段时间内让光照射在表面上，如果辐射频率低于阈值频率，也不会发射电子。
光子的能量可以用公式计算：E = hν（其中 h = 6.57 X 10^-34 J-s 是普朗克常数，ν 是辐射频率）。
从金属中逃逸的电子的动能等于光子的能量减去功函数 Φ，即
Ek = (hν) - Φ
电子以从零到最大值 Vmax 的速度范围出现。最大动能 (1/2)m(Vmax)^2 线性地取决于辐射频率，而与辐射强度无关。
对于给定频率的入射辐射，每单位时间发射的电子数量与辐射强度成正比。
电子发射从光照射到表面的一瞬间就开始发生，即没有可检测到的时间延迟。
光电效应有哪些应用呢？
光电效应最常见的应用是在太阳能电池中。来自太阳的光能被用来激发金属表面的电子，然后这些电子可以在电路中流动（即替换传统电池！）。获得的电流取决于光线的强度（或简单地说：亮度）。
由于这项（以及其他）工作，爱因斯坦于 1921 年获得了诺贝尔奖（物理学），“……表彰他对理论物理学，特别是光电效应定律的发现作出的贡献”。