光电效应的研究历史
菲利普·莱纳德通过实验发现了光电效应的重要规律。
阿尔伯特·爱因斯坦提出了正确的理论机制。
1839年，年仅19岁的亚历山大·贝克勒尔(Alexandre Becquerel)在协助父亲研究光波照射电解池的效果时，发现了光伏效应。
虽然这不是光学效应，但对揭示物质的电学性质与光波的密切关系有很大作用。
威洛比·史密斯(Willoughby Smith)在1873的一次水下电缆相关的任务中，对硒鼓的高阻特性进行了测试，发现其具有光电导性，即光束照射在硒鼓上会增加其电导。
海因里希·赫兹
1887期间，德国物理学家海因里希·赫兹在实验中观察到了光电效应和电磁波的发射与接收。
赫兹发射器中有一个火花隙，可以通过产生火花来产生和发射电磁波。
接收器中有一个线圈和一个火花隙。每当线圈检测到电磁波，火花隙中就会出现火花。
因为火花不是很亮，为了更容易观察火花，他把整个接收器放在一个不透明的盒子里。
他注意到最大火花长度因此减少了。
为了找出原因，他拆下了盒子的一部分，发现接收器火花和发射器火花之间的不透明板造成了这种屏蔽现象。
如果用玻璃做隔断，也会出现这种屏蔽现象，但应时不会。
他用应时棱镜将光波按波长分解，仔细分析各波长光波的屏蔽行为后，发现紫外线引起了光电效应。
赫兹在《物理学年鉴》上发表了这些实验结果，他没有对此效应做任何进一步的研究。
紫外光入射到火花隙上有助于产生火花的发现立即引起了物理学家的好奇，包括威廉·哈尔瓦希、奥古斯托·里纪、亚历山大·斯托里托夫等。
他们对光波对带电物体的影响进行了一系列调查，尤其是紫外线。
这些调查证实，刚清洗过的锌金属表面，如果带负电荷，在紫外线照射下，无论数量多少，都会迅速失去这种负电荷；如果中性的锌金属受到紫外线照射，它会迅速带正电，电子会逃逸到金属周围的气体中。如果强风吹在金属上，带正电荷的金属数量会大大增加。
约翰·埃尔斯特(Johann elster)和汉斯·盖特尔(Hans Geitel)首先研制出第一个实用的光电真空管，可用于测量辐照度。
阿斯特和盖特尔用它来研究光波对带电物体的作用，取得了很大的成果。
他们按照光电效应的放电容量从大到小排列了各种金属:铷、钾、钠钾合金、钠、锂、镁、铊、锌。
对于铜、铂、铅、铁、镉、碳、汞，普通光波引起的光电效应非常小，无法测量到任何效应。
上述金属的排列顺序与Alessandro Volta相同，越是正电的金属，光电效应越大。
测量粒子荷质比的光电效应实验装置。
当时各种研究赫兹效应的实验都伴随着“光电疲劳”现象，使得研究更加复杂。
光电疲劳是指从干净的金属表面观察到的光电效应逐渐衰减。
根据Holvax的研究结果，臭氧在这一现象中起着非常重要的作用。
但是，其他因素，如氧化、湿度、抛光方式等。，必须考虑在内。
在1888到1891期间，斯托列托夫完成了许多关于光电效应的实验和分析。
他设计了一个实验装置，特别适用于光电效应的定量分析。
在这个实验装置的帮助下，他发现了辐照度和感应光电流之间的正比关系。
此外，Stoletov和Rigi还研究了光电流和气压的关系。他们发现气压越低，光电流越大，直到达到最佳气压。低于这个最佳气压，气压越低，光电流变得越小。
约瑟夫·唐慕孙1897年4月30日在英国皇家学会的演讲中说，他通过观察克鲁克斯管中阴极射线引起的荧光辐照度，发现阴极射线在空气中的透射能力远远超过普通原子粒子。
因此，他主张阴极射线是由带负电的粒子组成的，这些粒子后来被称为电子。
此后不久，他通过观察阴极射线在电场和磁场作用下的偏转，测量出阴极射线粒子的荷质比。
1899年，他用紫外线照射锌金属，测得发射粒子荷质比为7.3×10emu/g，与之前实验测得的阴极射线粒子值7.8×10emu/g大致一致。
他因此正确地得出结论，这两种粒子是同一种粒子，即电子。
他还测量了粒子中所含的负电荷。
从这两个数据中，他成功计算出了电子的质量:大约是氢离子质量的千分之一。
电子是当时已知的最小粒子。
匈牙利物理学家菲利普·莱纳德
1900年，菲利普·莱纳德发现紫外线能引起气体电离。
因为这种效应广泛发生在几厘米宽的空气中，产生许多大的正离子和小的负离子，这种现象自然被解释为气体中的固体粒子或液体粒子发生的光电效应，这就是汤慕孙对这种现象的解读。
1902年，伦纳德发布了几项关于光电效应的重要实验结果。
首先，通过改变紫外光源和阴极之间的距离，他发现阴极发射的光电子数量与单位时间内的入射辐照度成正比。
其次，使用不同的物质作为阴极材料，可以看出每种物质发射的光电子都有其特定的最大动能(最大速度)，换句话说，光电子的最大动能与光波的光谱组成有关。
第三，通过调节阴极和阳极的电压差，他观察到光电子的最大动能与截止电压成正比，与辐照度无关。
由于光电子的最大速度与辐照度无关，伦纳德认为光波并没有赋予这些电子任何能量，而这些电子已经拥有了这种能量。光波起到了触发器的作用，这就是伦纳德著名的“触发假说”。
当时学术界普遍接受触发假说作为光电效应的机制。
然而，这一假设遇到了一些严重的问题。例如，如果电子在原子中逃离键和发射后已经具有动能，那么加热阴极应该会给它更多的动能，但物理学家在实验中没有测量到任何不同的结果。
英雄的爱因斯坦在1905年(爱因斯坦奇迹之年)发表了6篇划时代的论文。
1905年，爱因斯坦发表了一篇论文《光的产生和转化的初步看法》，对光电效应给出了另一种解释。
他将光束描述为一组离散的量子，现在称为光子，而不是连续的波动。
爱因斯坦对他之前在黑体辐射研究中发现的马克斯·普朗克的普朗克关系给出了另一种解释:频率为0的光子能量为0；其中因子是普朗克常数。
爱因斯坦认为组成光束的每个量子所拥有的能量等于频率乘以普朗克常数。
如果光子的频率大于某个极限频率，光子就有足够的能量让一个电子逃逸，产生光电效应。
爱因斯坦的论述解释了为什么光电子的能量只与频率有关，而与辐照度无关。
虽然光束的辐照度很弱，但只要频率足够高，就会产生一些高能光子，促使束缚电子逃逸。
虽然光束的辐照度很强，但如果频率低于极限频率，仍然不能给出任何高能光子来促进束缚电子逃逸。
爱因斯坦的论述很有想象力，很有说服力，但却遭到了学术界的强烈抵制，因为它与詹姆斯·麦克斯韦的光波理论相矛盾，而这一理论是经过严谨的理论检验和精确的实验证明的。它不能解释光波的折射和相干，更一般地说，它与物理系统中能量的“无限可分性假说”相矛盾。
甚至在实验证明爱因斯坦的光电效应方程是正确的之后，强大的阻力还持续了很多年。
爱因斯坦的发现打开了量子物理学的大门。爱因斯坦因“在理论物理方面的成就，尤其是光电效应定律的发现”，获得1921诺贝尔物理学奖。
图为密立根光电效应实验得到的最大能量与频率的关系。
纵轴是能阻止最大能量光电子到达阳极的截止电压，p是功函数，PD是电势差。
爱因斯坦的论文很快引起了美国物理学家罗伯特·密立根的注意，但他也不同意爱因斯坦的理论。
在接下来的十年里，他花了很多时间做实验来研究光电效应。
他发现最大光电子能量不会随着阴极温度的升高而增加。
他还证实了光电疲劳现象是由氧化产生的杂质引起的。如果清洁的阴极能保持在高真空中，这种现象就不会发生。
1916年，他证实了爱因斯坦理论的正确性，利用光电效应直接计算出普朗克常数。
密立根因在基本电荷和光电效应方面的工作被授予1923诺贝尔物理学奖。
根据波粒二象性，光电效应也可以用波的概念来分析，完全不用光子的概念。
Willis lamb和Marlan Scully在1969中证明了这个理论。