光電子之最大動能與光的強度成正比　

要使某一金屬表面發射光電子而形成光電流，入射光的頻率必須超過某特定頻率　

無論光頻率多少，光強度愈強，愈容易產生光電子

光子的能量可部分被光電子吸收，剩餘能量以另一種光的形式被釋放出　

對不同的金屬板，欲產生光電子所需的最小能量皆相等　

紫外線

紫光

紅外線

紅光

微波

5

6

8

9

10

火車前進時，小新所聽到的汽笛聲頻率較低

火車前進時，小新觀察到的波長變長

火車後退時，小新所聽到的汽笛聲速變慢

火車後退時，小新觀察到的波長變長

火車前進或後退時，小新所聽到的汽笛聲頻率皆一樣

警察騎向汽車時，聽到的聲波頻率與站著時的頻率相同

警察騎向汽車時，聽到的聲波波長與站著時的波長相同

警察騎向汽車時，聽到的聲波波速與站著時的波速相同

警察騎向汽車時，聽到的聲波強度與站著時的強度相同

警察騎向汽車時，聽到的聲波振幅與站著時的振幅相同　

電子與光子皆不能激發汞原子

電子可以激發汞原子，但光子不能

電子可以激發汞原子，且激發汞原子後，在理想情況下，其能量最大值為0.14電子伏特

電子與光子都能激發汞原子

光子可以激發汞原子，且激發汞原子後，在理想情況下，其能量最大值為0.14電子伏特

光的干涉實驗的成功顯示光具有波動性

我們可以在任何時刻同時觀察到光的波動性和粒子性

光照射金屬靶上產生電子時，光會顯現其粒子性

巨觀世界中所見的粒子或物體，其伴隨的物質波波長都很短不易呈現

電子的繞射現象證明粒子子亦具有波動性

慢跑中的人並未帶電

慢跑中的人物質波波長太長，現有的儀器無法偵測

能夠使慢跑者的物質波產生繞射的狹縫尺度實在太小了，因此生活中無法觀測到慢跑者物質波產生的繞射現象

換算物質波動性的普朗克常數太大（超過10³⁰）

物質波只是一種未經證實的假設，真實世界根本不存在

鬧鐘和電動牙刷

電動牙刷和公車刷卡機

烤麵包機和手機內建的相機

手機內建的相機和太陽能電池計算機

公車刷卡機和太陽能電池計算機

需用到光及電子的波動性

需用到光的波動性及電子的粒子性

需用到光的粒子性及電子的波粒二象性

需用到光的粒子性，不需用到電子的粒子性或波動性

需用到電子的粒子性，不需用到光的粒子性或波動性

X球:正電、 Y球:負電

X球:正電、 Y球:不帶電

X球:負電、 Y球:正電

X球:負電、 Y球:不帶電

X球:不帶電、 Y球:正電

電子釋放電磁波，電磁波經狹縫後形成干涉

電子只會朝幾個特定方位前進

電子通過狹縫後，落在屏上某些特定位置的機會較小，某些特定位置的機會較大

電子通過狹縫後，有些位置產生反射（暗紋），有些位置產生折射（亮紋）

電子通過狹縫後，有些位置產生干涉（暗紋），有些位置產生繞射（亮紋）

愛因斯坦首先提出量子論

波耳的氫原子模型可以解釋氫原子的光譜線

波耳的氫原子模型可以解釋氫原子形成穩定態的原因

德布羅意提出物質波的概念

光強度愈強愈易產生光電效應

0.5電子伏特

2電子伏特

2.5電子伏特

3電子伏特

5電子伏特

光電效應

原子光譜為發射光譜

原子僅能吸收特定光子而成吸收光譜

電子繞射

拉塞福α粒子散射實驗

原子處於穩定態的能量狀態時，雖然電子作加速運動，但並不向外輻射能量

電子被允許存在的軌道是特定而且不連續的

電子從一個軌道躍遷到另一軌道時，輻射（或吸收）一定頻率的光子

電子繞原子核運行，類似行星繞太陽運行

原子核具有整個原子絕大部分的質量

氫原子所發出之光譜線為連續光譜

原子能階有量子化的現象

各光譜線相當於氫原子所發出之某一特殊頻率的電磁輻射

位於高能階的電子，可以藉著躍遷到其他低能階而放出電磁波

位於低能階的電子，可以吸收任意波長的電磁波，而躍遷到高能階

物質波無法在真空中傳播

物質波必須觀察如電子一般小的粒子才可能呈現出來

靠物質傳播的波，此即為物質波

電子的繞射現象可以佐證物質波的存在

物質波和光波同樣可產生干涉或繞射的現象

光因繞射的關係而可能進入y < 0區域

光因折射的關係而可能進入y < 0區域

光的波長愈長，光線往下偏向進入y < 0區域的角度愈大

光因為具有粒子性而沿直線行進，故y < 0區域之亮度為零

光的頻率愈高，能量愈大，光線往下偏向進入y < 0區域的角度愈大

屏幕上出現亮、暗相間的條紋可以證明光具有波動性

屏幕上出現亮、暗相間的條紋可以證明光具有粒子性

若實驗過程中有電子從金屬屏幕射出，則此現象可利用光具有粒子性來解釋

若實驗過程中有電子從金屬屏幕射出，今若將雷射光的強度變大，則實驗過程中從金屬屏幕射出電子的區域會變大

若將入射光的波長變長，則實驗過程中從金屬屏幕射出電子的區域必變大

換用波長較短的電磁波P或Q照射

換用波長較長的電磁波M照射

延長電磁波照射的時間

增大電磁波照射的強度　

光電效應是普朗克提的光子論之最佳驗證　　

光線A必可以使金屬產生光電效應

光線B必可以使金屬產生光電效應

若屏幕處換成不同金屬板D，則黃光必可以使金屬板D產生光電效應

若屏幕處換成不同金屬板D，則光線A必可以使金屬板D產生光電效應

若屏幕處換成不同金屬板D，則光線B必可以使金屬板D產生光電效應　

當觀察者以等速度接近靜止的聲源時，測到的波長減小

天體運動可以顯現光譜的藍位移或紅位移現象，由觀察知道遙遠的星系光譜大都呈現紅位移，表示這些星系離我們遠去

當觀察者以等速度接近靜止的聲源時，觀察者接收到的頻率變高，是因為單位時間接收到波的數目增加

觀測者與波源相互遠離時，觀測到的頻率會減小

若觀察者與波源皆靜止不動，而現在有風由東向西吹，則觀察者站在波源的西方時，觀測到的頻率會增加

溫度改變時，曲線下的面積變大

溫度改變時，曲線下的面積不變

溫度上升時,λo變大

溫度上升時，uo變大

普朗克利用能量不連續性的觀念成功地解釋此圖形。

牛頓的「光微粒說」無法解釋光的能量量子化

拉塞福提出行星原子模型，並以 $\alpha$ 粒子散射實驗證明原子核的能量量子化

愛因斯坦提出光子概念，成功解釋光電效應

波耳提出原子定態（能階穩定態）概念，成功解釋氫原子光譜

德布洛意提出的物質波理論，可由電子繞射現象證明

增加Ａ光的強度就可能使金屬產生光電效應

增加Ｂ光的強度，則Ｂ光產生光電子的最大動能可能較Ｃ光照射產生的光電子要大

增加Ｃ光的強度，光電子產生的數量增加，但光電子的最大動能不變

增加Ｃ光的強度，光電子產生的數量增加，且光電子的最大動能也會增加

若減少B光的強度，有可能因強度太低而無法使金屬產生光電效應

編號5的光譜線也可以使此金屬產生光電效應

編號6的光譜線其波長大於編號5光譜線的波長

編號1的光譜線可能為紅外線

編號3的光譜線其光子能量大於編號2光譜線的光子能量

編號8、9、10的光譜線，若總能量相同時，其所含的光子數相同　

 $hf$  

 $3hf$  

 $500hf$  

 $4.5hf$  

 $\sqrt{3}hf$  

恆星與煙花的火光

紅色恆星與紅色的火星

藍色恆星與藍色的花

紅色恆星與火山熔岩發出的紅光

藍色恆星與瓦斯燃燒發出的藍光