爱因斯坦对初期量子论的贡献
在量子论初期发展史上经历了三个重要的关键时期；1900年，普朗克能量子的发现；1905年，爱因斯坦提出了光量子假说；1913年，尼尔斯·玻尔把量子论成功地应用到原子结构上；这些里程碑式的成就，使普朗克、爱因斯坦和玻尔被尊为量子论的三大“教父”；但爱因斯坦不像普朗克和玻尔那样幸运，他在《关于光的产生与转换的一个启发性的观点》一文中提出了光量子概念，由于这一概念与人们赖以接受的经典电磁场理论的不相容，以及初期缺少实验上强有力的支持，再加上他个人所持的谨慎态度，导致这一概念在传播过程中受到了物理学界的普遍批评，使他在初期量子论道路上一直充当孤行者的角色。 2、1 历史背景
爱因斯坦光量子概念的提出，是与对光电效应现象的解释分不开的。普朗克赋予有限“能量子”详尽的物理意义，这是量子论发展史迈出的重要一步；普朗克深深地植根在19世纪的思想和偏见中，却率先实现了观念的突破，使20世纪的物理学离开了过去的时代而呈现出完全不同的面貌。从1900年到1905年，物理学界普遍认为普朗克辐射公式正好表达了实验数据；然而，物理学危机来临了。瑞利（Rayleigh）认为，普朗克公式不能作为普适定律，“我们必须承认，能量均分定理在这些极端的情况下（即在高频时）不成立”。金斯却有另一种观点，他认为普朗克常数h作为满足实验数据的辅助工具，是很合适的唯象参量，但它“不具有根本意义”。那时只有少数物理学家认识到它的重要内涵；但由于实验的吻合，人们不想拒绝接受普朗克的理论。
关于光电效应方面，这个现象的发现最早起源于赫兹（Heinrich Hertz），赫兹在研究两个金属表面电势差产生火花放电时发现，一个表面产生的原始火花会在另一个表面引起二次火花；当他在二次火花周围包了一层东西以除去散光，结果二次火花变短了。这明显是由于包裹物的一部分插入到两个电火花之间而引起的；赫兹认为这不是静电效应，而是原火花发出的光引起的电火花。为了解开这一谜底，他增大两金属表面的距离直到电火花不再产生，然后用靠近的电弧灯照射金属表面：电火花又产生了，这些实验令人兴奋地证实了他的猜想。受赫兹工作的激发，哈尔瓦克斯（Withelm Hallwachs）接着证明，在紫外光的照射下，本来不带电的金属物体会获得正电。随后，埃尔斯特（Jdri EIster）和盖特尔（Hans Geitel）首次在真空管中研究光电效应并制成了第一支光电管；皮埃尔·居里（Pierre Curie）和他的一个同事首先发现可以由X射线激发光电效应；1899年，J．J．汤姆逊在研究阴极射线时做出断言：紫外光诱发的光电效应是由电子的发射构成的。他用两年前研究阴极射线穿过正交的电场和磁场的电子束的方法，测量光激发粒子的m值来研究光电效应；最后得出结论：“在紫外光情况下，em的值与阴极射线的情形一样；„„且e的大小与电解后溶液中氢原子所带的电量相同。”1902年，勒纳德（Philip Lennard）以碳弧光源研究光电效应，他能在1000倍范围内改变光源强度且得到一个重要的发现：电子能量“与光强没有丝毫关系”；但光电子的能量却随着频率的增大而增大。
2、2 爱因斯坦的革命性贡献
1905年3月，爱因斯坦在对普朗克的黑体辐射理论进行思考后，完成了一篇具有唯一被自己称为革命性贡献的论文，题为《关于光的产生与转换的一个启发性的观点》。他以质朴简洁的文风、精炼的语言、清澈如水地处理着一个不太成熟的论题，在论文开头的第一个小标题“关于黑体辐射理论的一些困难”中写到，在热平衡状态下，普朗克公式与实验相符
却与现有理论不符，这说明普朗克的“最初推导中掩盖着缺陷，这对物理学的发展来说倒是太幸运了。”文中非常集中地指出了推导不完善的地方。于是他开始构造研究黑体辐射的新方法，这个方法“不以辐射的产生和传播图象为基础”，也就是不用普朗克公式；但要求找到其他东西来代替这个公式，所以，爱因斯坦进行了唯象的推理。他的新出发点在于从实验角度入手，维恩（W．Wien）猜想的表式为：(,T)3e/T，此式在/T1区域（即维恩区）内成立，根据维恩区内的辐射与经典物质粒子的理想气体的类比，他得出了光量子（light-quantum）假说，这个假说认为：低密度单频辐射［即在维恩辐射公式成立范围内］的热力学行为，就像它是由相互独立的大小为R/N的能量子所组成，其中=hk（h为普朗克常数），RNk，R/Nh。这个推导是以纯经典的理论物理和一些与经典描述相悖的实验信息的混合为基础的。光量子假说的天才在于，凭直觉选择了一点正确的实验材料，并从统计力学为根基，加上了一些正确而简单的理论成分导出来的；他既带着点普朗克式的疯狂又极具爱因斯坦式的微妙。
爱因斯坦非凡的胆略在于他又向前迈进了一步，这一步为他意外地赢得1922年的诺贝尔物理学奖准备了一个条件。他在1905年论文的后一部分推出了他的启发性原理（heuristic principle）：如果考虑到熵的体积依赖性，在密度足够低的像由大小为R/N的能量子所组成的离散介质的单频辐射行为中，暗示着这样一个问题：光量子假说是关于自由电磁辐射的量子特性；启发性原理是把光的这些特性推广到光和物质的相互作用。这是革命性的一步。在启发性原理的基础上，爱因斯坦为光电效应提出了简单图景：一个光量子把它所有的能量交给一个电子，它所能传递的能量独立于其它光量子的存在。当一个从物体内部逸出的电子在它到达物体表面以前有一能量损失，令Emax为能量损失为零情况下逸出电子的能量；那么，爱因斯坦得到了光电方程可用现代符号表示为：EmaxhW，这里，为入射辐射的（单色）频率，W为功函数（即电子从表面逸出所需的能量）。爱因斯坦指出，光电方程能够解释勒纳德的观察结果。
爱因斯坦光电方程在量子论发展史上是第二次出现了普朗克常数h，它给出了崭新有力的预言：即E应随线性变化；（E，）曲线的斜率是一个普适常数，与辐照物质的性质无关；所预言的斜率值就是由辐射定律得到的普朗克常数，这在当时是具有首创意义的见解。
爱因斯坦对初期量子论的贡献
在量子论初期发展史上经历了三个重要的关键时期；1900年，普朗克能量子的发现；1905年，爱因斯坦提出了光量子假说；1913年，尼尔斯·玻尔把量子论成功地应用到原子结构上；这些里程碑式的成就，使普朗克、爱因斯坦和玻尔被尊为量子论的三大“教父”；但爱因斯坦不像普朗克和玻尔那样幸运，他在《关于光的产生与转换的一个启发性的观点》一文中提出了光量子概念，由于这一概念与人们赖以接受的经典电磁场理论的不相容，以及初期缺少实验上强有力的支持，再加上他个人所持的谨慎态度，导致这一概念在传播过程中受到了物理学界的普遍批评，使他在初期量子论道路上一直充当孤行者的角色。 2、1 历史背景
爱因斯坦光量子概念的提出，是与对光电效应现象的解释分不开的。普朗克赋予有限“能量子”详尽的物理意义，这是量子论发展史迈出的重要一步；普朗克深深地植根在19世纪的思想和偏见中，却率先实现了观念的突破，使20世纪的物理学离开了过去的时代而呈现出完全不同的面貌。从1900年到1905年，物理学界普遍认为普朗克辐射公式正好表达了实验数据；然而，物理学危机来临了。瑞利（Rayleigh）认为，普朗克公式不能作为普适定律，“我们必须承认，能量均分定理在这些极端的情况下（即在高频时）不成立”。金斯却有另一种观点，他认为普朗克常数h作为满足实验数据的辅助工具，是很合适的唯象参量，但它“不具有根本意义”。那时只有少数物理学家认识到它的重要内涵；但由于实验的吻合，人们不想拒绝接受普朗克的理论。
关于光电效应方面，这个现象的发现最早起源于赫兹（Heinrich Hertz），赫兹在研究两个金属表面电势差产生火花放电时发现，一个表面产生的原始火花会在另一个表面引起二次火花；当他在二次火花周围包了一层东西以除去散光，结果二次火花变短了。这明显是由于包裹物的一部分插入到两个电火花之间而引起的；赫兹认为这不是静电效应，而是原火花发出的光引起的电火花。为了解开这一谜底，他增大两金属表面的距离直到电火花不再产生，然后用靠近的电弧灯照射金属表面：电火花又产生了，这些实验令人兴奋地证实了他的猜想。受赫兹工作的激发，哈尔瓦克斯（Withelm Hallwachs）接着证明，在紫外光的照射下，本来不带电的金属物体会获得正电。随后，埃尔斯特（Jdri EIster）和盖特尔（Hans Geitel）首次在真空管中研究光电效应并制成了第一支光电管；皮埃尔·居里（Pierre Curie）和他的一个同事首先发现可以由X射线激发光电效应；1899年，J．J．汤姆逊在研究阴极射线时做出断言：紫外光诱发的光电效应是由电子的发射构成的。他用两年前研究阴极射线穿过正交的电场和磁场的电子束的方法，测量光激发粒子的m值来研究光电效应；最后得出结论：“在紫外光情况下，em的值与阴极射线的情形一样；„„且e的大小与电解后溶液中氢原子所带的电量相同。”1902年，勒纳德（Philip Lennard）以碳弧光源研究光电效应，他能在1000倍范围内改变光源强度且得到一个重要的发现：电子能量“与光强没有丝毫关系”；但光电子的能量却随着频率的增大而增大。
2、2 爱因斯坦的革命性贡献
1905年3月，爱因斯坦在对普朗克的黑体辐射理论进行思考后，完成了一篇具有唯一被自己称为革命性贡献的论文，题为《关于光的产生与转换的一个启发性的观点》。他以质朴简洁的文风、精炼的语言、清澈如水地处理着一个不太成熟的论题，在论文开头的第一个小标题“关于黑体辐射理论的一些困难”中写到，在热平衡状态下，普朗克公式与实验相符
却与现有理论不符，这说明普朗克的“最初推导中掩盖着缺陷，这对物理学的发展来说倒是太幸运了。”文中非常集中地指出了推导不完善的地方。于是他开始构造研究黑体辐射的新方法，这个方法“不以辐射的产生和传播图象为基础”，也就是不用普朗克公式；但要求找到其他东西来代替这个公式，所以，爱因斯坦进行了唯象的推理。他的新出发点在于从实验角度入手，维恩（W．Wien）猜想的表式为：(,T)3e/T，此式在/T1区域（即维恩区）内成立，根据维恩区内的辐射与经典物质粒子的理想气体的类比，他得出了光量子（light-quantum）假说，这个假说认为：低密度单频辐射［即在维恩辐射公式成立范围内］的热力学行为，就像它是由相互独立的大小为R/N的能量子所组成，其中=hk（h为普朗克常数），RNk，R/Nh。这个推导是以纯经典的理论物理和一些与经典描述相悖的实验信息的混合为基础的。光量子假说的天才在于，凭直觉选择了一点正确的实验材料，并从统计力学为根基，加上了一些正确而简单的理论成分导出来的；他既带着点普朗克式的疯狂又极具爱因斯坦式的微妙。
爱因斯坦非凡的胆略在于他又向前迈进了一步，这一步为他意外地赢得1922年的诺贝尔物理学奖准备了一个条件。他在1905年论文的后一部分推出了他的启发性原理（heuristic principle）：如果考虑到熵的体积依赖性，在密度足够低的像由大小为R/N的能量子所组成的离散介质的单频辐射行为中，暗示着这样一个问题：光量子假说是关于自由电磁辐射的量子特性；启发性原理是把光的这些特性推广到光和物质的相互作用。这是革命性的一步。在启发性原理的基础上，爱因斯坦为光电效应提出了简单图景：一个光量子把它所有的能量交给一个电子，它所能传递的能量独立于其它光量子的存在。当一个从物体内部逸出的电子在它到达物体表面以前有一能量损失，令Emax为能量损失为零情况下逸出电子的能量；那么，爱因斯坦得到了光电方程可用现代符号表示为：EmaxhW，这里，为入射辐射的（单色）频率，W为功函数（即电子从表面逸出所需的能量）。爱因斯坦指出，光电方程能够解释勒纳德的观察结果。
爱因斯坦光电方程在量子论发展史上是第二次出现了普朗克常数h，它给出了崭新有力的预言：即E应随线性变化；（E，）曲线的斜率是一个普适常数，与辐照物质的性质无关；所预言的斜率值就是由辐射定律得到的普朗克常数，这在当时是具有首创意义的见解。