爱因斯坦光电效应方程的内容是:光电效应方程是爱因斯坦推广的一个光学方程。光电效应中,金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功。某种金属中的不同电子,脱离这种金属所需的功不一样,使电子脱离某种金属所做的功的最小值,叫做这种逃逸原子核表面所做的功叫逸出功。Ek=hγ-W0,其中,h为普朗克常量,γ为入射光频率,W0为逸出功。这个关系式通常叫做爱因斯坦光电效应方程。也可以解析为,光子能量=移出一个电子所需的能量(逸出功)+被发射的电子的动能。光电子(被发射的电子的动能)的动能必须考虑电子在物质内部的动能,分析论证,并提出新的光电效应方程。
被发射的电子也称光电子,那么光电子的速度是多少呢?官方很少谈及光电子的速度,紫光的频率约为7×10^14,假设某金属的逸出功为零,按照爱因斯坦光电效应方程,我们计算一下被发射的电子的速度,hγ=mv^2/2,由于电子的质量m=9.1×10^-31kg,所以v=10^6(m/s),这个速度和电子绕原子核的速度相当,由于逸出功不为零,所以按照此理论计算,光电子的速度要小于这个速度。相关质量显示,光电子在真空中的速度:在真空中,光电子的速度接近于光速,但不会达到光速,因为电子有质量,无法达到光速。即使不接近于光速也不应该小于10^6(m/s),即不应该小于电子绕原子核运动的速度。
根据上述的分析,光电子应该是电子携带一个光子的组合,我们仍然假设逸出功为零,光电效应方程应该是:Ek=hγ+mv^2/2,Ek是光电子的动能,我们取v电子绕原子核运动的速度约为10^6m/s,假设Ek=mv1^2/2,仍然利用上面的数据可以计算出v1=1.4×10^6m/s,计算的结果是光电子的速度大于电子绕原子核的速度,而小于光速,这一结论和实验结果是相符的。也有资料显示电子绕原子核的速度约是10^7m/s,如果这一速度属实,那么爱因斯坦光电效应的光电子的动能主要是电子绕原子核的动能,所以爱因斯坦光电效应方程必须修正、完善。通过上面的论证可以得出结论,通常情况下光子能量小于电子的能量,光子的能量也小于光电子的动能。
其实,电子携带光子在物质内部或也是普遍存在的,例如物质的吸收光谱和和发射光谱就是电子携带光子的证明。结论:由于逸出功存在,所以爱因斯坦光电效应方程应该修正为:Ek=hγ+mv^2/2-W0,其中,Ek是光电子的动能、h为普朗克常量,γ为入射光频率,W0为逸出功、mv^2/2是电子的初动能即电子绕原子核运动的动能。通常情况下照射光子能量小于电子的能量也小于光电子的动能。