对“光电效应”机理的解析

——评《赫兹的意外发现，爱因斯坦的惊艳解释——细说光电效应》

2022年7月2日

本文提出的新术语新观点（如有雷同，如有涉嫌抄袭，请予指正）

【光子在完全彻底地分解为独立态热粒子后的瞬间，光子是由光的粒子形态分解为的独立态热粒子团的形态的。因此独立态热粒子团的体积必然比光子作为粒子时的体积要大无数倍。而且，作为粒子的光子在完全彻底地分解为独立态热粒子时，产生的体积膨胀是以膨胀力为表现的，或者说体积膨胀是表现为冲击力的】

【当光子和光束以每秒三十万公里运动的强大动能撞击（即照射）到金属表面时，会在瞬间被撞击碎。光子的被撞击碎，实际上就是光子分解的体现。光子在被分解为独立态热粒子时，意味着光子自身由粒子的形态变化为了独立态热粒子团的形态。也就是说，一个原来为粒子的光子，被完全彻底地分解后，变成了由多的不计其数的独立态热粒子构成的物质团】

【当一束光在金属表面原子中的原子核与核外电子之间的间隙中完全彻底地分解为独立态热粒子时，那在瞬间产生的体积膨胀压力或体积膨胀冲击力是难以想象的。这种不可想象的体积膨胀压力或体积膨胀冲击力，是足以将金属原子中的核外电子挤出它的轨道而使其成为自由电子的，也就是爱因斯坦所发现的“发射出电子”这种光电效应的】

【质量大的光子因为分解出的独立态热粒子的数量要比质量小的光子分解出的独立态热粒子的数量要多，所以能够产生体积膨胀力和体积冲击力就要大得多】

【质量大的光子（也即频率较高的光）以每秒三十万公里运动的强大动能撞击到了金属表面的金属原子后，能在原子核与核外电子的间隙中，于瞬间会产生更多数量的独立态热粒子（即热量），会形成更大的体积膨胀压力或体积膨胀冲击力，也就更容易将金属原子中的核外电子挤压它自身的轨道而成为自由电子，或者说成为被打出的电子】

【而质量小的光子（也即频率较低的光）以每秒三十万公里运动的强大动能撞击到了金属表面的金属原子后，虽然它自身被完全彻底地分解为了独立态热粒子（即热量），但因为分解的独立态热粒子的数量很少，产生的体积膨胀压力或体积膨胀冲击力较小，所以“完全打不出电子来”】

正文

《赫兹的意外发现，爱因斯坦的惊艳解释——细说光电效应》用了这样两句话来解释爱因斯坦发现的光电效应的，即“光电效应究竟是什么？ 通俗来讲，光电效应是指光束照在金属表面时，会使其发射出电子” “频率较高的光能够打出能量较高的电子来，但是频率较低的光则完全打不出电子来。”

我原本以为爱因斯坦发现的“光电效应”是指光电转换效应，即电子转化为光子和光子转化为电子这样的相互转换的效应。原来爱因斯坦发现的“光电效应”是不等于“光电转换效应”。

其实，就价值来说，“光电效应”是远不及于“光电转换效应”的。今天的电视技术就是基于“光电转换效应”这一科学发现的基础之上的。今天的电视技术应该表现为是以下的光电转换过程：人们通过摄像技术把摄取的光信号转化为电信号→然后把电信号重新转化光信号→通过光纤把光信号输送到电视机中的光电转换器上，将光信号再转换为电信号→最后把电信号输送到显示屏上再度转换为光信号。

所以，我们首先需要明确的是，“光电效应”与“光电转换效应”不是同一物理现象，因而也不是同一物理学概念。

为什么在电视技术中，人们记录的自然光信号能够通过几次光电转换过程，并最终仍然以几乎是原样的光信号显现的呢？我想这依据的应该是以下两个物理原理。

即，电子可分解为光的原理，和光可以合成电子的原理。

至于电子可分解为光的原理和光可以合成电子的原理具体的是什么，这里我们看不说了。下面我们想说的是爱因斯坦发现的“光电效应”的原理和机理是什么的问题。

我们知道的是，爱因斯坦发现的“光电效应”是指“光束照在金属表面时，会使其发射出电子”的原理是什么，和 “频率较高的光能够打出能量较高的电子来，但是频率较低的光则完全打不出电子来”。那么产生爱因斯坦发现的“光电效应”的原理和机制又是什么呢？

为什么光束照在金属表面时会使金属发射出电子的呢？这当然与金属的原子结构有关。因为金属原子相对非金属原子来说，金属原子的核外电子比较多。因此最外层的核外电子在一定的条件下是比较容易脱离原子核的束缚的。金属中的外层核外电子一旦脱离了原子核的束缚，那它就成为了自由电子，也就会表现为是“打出的电子”。

那么问题来了，为什么光束照在金属表面时会打出电子呢？传统理论给出的解释是“光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化”。那为什么光照射在金属上会引起物质的电性质发生变化的呢？这好像仍然没有一种合理的解释。如果我们一定要给“光束照在金属表面时会打出电子”这种光电效应作出符合逻辑的解释的话，可能就离不开以下原理了。即：

——根据“一物生万物 万物归一物”的宇宙法则，宇宙中的万物都是由宇宙中最小、最原始、最最基本的粒子物质——热粒子——组成的。光子当然也不能例外了。因此，光子也是可以在一定的条件下体现“万物归一物”的，是会分解为组成它的物质——热粒子——的。

——光子最终分解为热粒子的一种存在形态——独立态热粒子——时，是会在瞬间发生体积膨胀现象的。也就是光子在完全彻底地分解为独立态热粒子后的瞬间，光子是由光的粒子形态分解为的独立态热粒子团的形态的。因此独立态热粒子团的体积必然比光子作为粒子时的体积要大无数倍。而且，作为粒子的光子在完全彻底地分解为独立态热粒子时，产生的体积膨胀是以膨胀力为表现的，或者说体积膨胀是表现为冲击力的。

——光子在以每秒三十万公里的强大动能运动时，一旦撞击到大于它的物质时，是会被分解的，是会分解为组成它的物质——热粒子——的。因此，光子分解的条件就是它自身所具有的强大动能。

根据以上三个原理，我们就应该知道：当光子和光束以每秒三十万公里运动的强大动能撞击（即照射）到金属表面时，会在瞬间被撞击碎。光子的被撞击碎，实际上就是光子分解的体现。光子在被分解为独立态热粒子时，意味着光子自身由粒子的形态变化为了独立态热粒子团的形态。也就是说，一个原来为粒子的光子，被完全彻底地分解后，变成了由多的不计其数的独立态热粒子构成的物质团。

当一个光子照射在金属表面时，实际上是光子以每秒三十万公里运动的强大动能撞击到了金属表面的一个金属原子。结果是什么呢？正是这个光子由粒子形态分解为的独立态热粒子团的形态的。独立态热粒子团的体积必然比光粒子的体积有大无数倍被产生体积膨胀力或体积冲击力的。这两种力是发生在金属原子的原子核与电子之间的间隙中的，是必然要作用于金属原子中的核外电子的，也就是会对金属原子中的核外电子施加膨胀压力或膨胀冲击力的。或许，一个光粒子分解为的独立态热粒子团所产生的膨胀压力或膨胀冲击力是微乎其微的，是不足以把金属原子中的核外电子挤出它的电子轨道的。但当一束光在金属表面的原子时，当一束光在金属表面原子中的原子核与核外电子之间的间隙中完全彻底地分解为独立态热粒子时，那在瞬间产生的体积膨胀压力或体积膨胀冲击力是难以想象的。这种不可想象的体积膨胀压力或体积膨胀冲击力，是足以将金属原子中的核外电子挤出它的轨道而使其成为自由电子的，也就是爱因斯坦所发现的“发射出电子”这种光电效应的。至此，除了对爱因斯坦发现的“光电效应”做这样的解释外，还有什么更好的更符合逻辑的解释吗？

（这里，可以作一个关联说明。其实光束照射金属表面会打出电子的原理和机制与摩擦生电的原理和机制是一样的。只是施加的条件不同而异。光束照射金属表面会打出电子，是因为光束分解为了独立态热粒子的原因。而摩擦生电是因为对物质施加的力使物质表面的某些点位的原子中的电子或质子或中子分解为了独立态热粒子的原因。可参见本人的《为什么摩擦会生电》一文。）

那么我们又如何解释“频率较高的光能够打出能量较高的电子来，但是频率较低的光则完全打不出电子来。”这种光电效应现象呢？

什么是“频率较高的光”？什么是“频率较低的光”？

其实，所谓光的频率，更应该指的是光子的质量，而光子的质量是有大有小的。我们假设，一个电子是由100万个热粒子组成。那么100万个热粒子就是一个电子的质量。

根据“一物生万物 万物归一物”的宇宙法则，电子也是可以在一定的条件下分解的。而且，根据“光电转换效应”，电子在完全彻底地分解为热粒子之前，是可以分解为光子的。而且是可以分解为质量不等的光子的。我们假设（当然，这个假设只是假设。因为一个电子被分解为光子时，很可能会分解成很多质量不同的光子的）一个电子是会分解为一个光子对的，这个光子对的质量之和是等于一个电子质量的。那么一个电子分解为的最大最小的光子对应该是怎样的呢？应该是由999998个热粒子组成的一个光子+由2个热粒子组成的一个光子这样的光子对。可想而知，光子质量的差别会有多大，质量不同的光子又会有多少。

所以，所谓的“频率较高的光”其实就是质量较大的光子，所谓“频率较低的光”就是质量较小的光子。我们以赤橙黄绿青蓝紫这七种光为例，来说明一下光子质量大小的差别。在这七种光中，红光的质量是最小的。依次排列，橙光的质量要大于红光，黄光的质量要大于橙光，绿光的质量要大于黄光，青光的质量要大于绿光，蓝光的质量要大于青光，紫光的质量要大于蓝光。

我们知道，万物的质量都是由其内含的热粒子的数量所决定的。因此，光子在分解为独立态热粒子时，质量大的光子分解出的独立态热粒子的数量一定会比质量小的光子分解出的独立态热粒子的数量要多。相应的是，质量大的光子因为分解出的独立态热粒子的数量要比质量小的光子分解出的独立态热粒子的数量要多，所以能够产生体积膨胀力和体积冲击力就要大得多。

知道了光子质量的差异，知道了光子分解为独立态热粒子的机理和所产生的效应，也就知道了“频率较高的光能够打出能量较高的电子来，但是频率较低的光则完全打不出电子来”的原因了。那就是质量大的光子（也即频率较高的光）以每秒三十万公里运动的强大动能撞击到了金属表面的金属原子后，能于瞬间在原子核与核外电子的间隙中产生更多数量的独立态热粒子（即热量），会形成更大的体积膨胀压力或体积膨胀冲击力，也就更容易将金属原子中的核外电子挤压它自身的轨道而成为自由电子，或者说成为被打出的电子。而质量小的光子（也即频率较低的光）以每秒三十万公里运动的强大动能撞击到了金属表面的金属原子后，虽然它自身被完全彻底地分解为了独立态热粒子（即热量），但因为分解的独立态热粒子的数量较少，产生的体积膨胀压力或体积膨胀冲击力较小，所以不足以“完全打不出电子来”。至此，除了对“频率较高的光能够打出能量较高的电子来，但是频率较低的光则完全打不出电子来”做这样的解释外，还有什么更好的更符合逻辑的解释吗？

以上就是我们对爱因斯坦发现的“光电效应”和“频率较高的光能够打出能量较高的电子来，但是频率较低的光则完全打不出电子来。”这种光电效应现象的新的解释，是可以使人从对“光电效应”的混沌认识变成清晰认识的解释。

可参见本人的《物质湮灭和消失的真相是什么》《关于光的颜色》《解析“宇宙最高温可达1.4亿亿亿亿度，为何最低温度仅为-273.15？”》《为什么摩擦会生电》等系列文稿。