普朗克假设,黑体在吸收和发射能量的时候,不是连续的,而是要分成“一份一份”,有一个基本的能量单位在那里.这个单位,他就称作“量子”,其大小则由普朗克常数h来描述.如果我们从普朗克的方程出发,我们很容易推导一个特定辐射频率的“量子”究竟包含了多少能量,最后的公式是简单明了的：E = hν其中E是能量,h是普朗克常数,ν是频率.
电磁理论认为,光作为一种波动,它的强度代表了它的能量,增强光的强度应该能够打击出更高能量的电子.但实验表明,增加光的强度只能打击出更多数量的电子,而不能增加电子的能量.要打击出更高能量的电子,则必须提高照射光线的频率.
提高频率,提高频率.E = hν,提高频率,不正是提高单个量子的能量吗?更高能量的量子能够打击出更高能量的电子,而提高光的强度,只是增加量子的数量罢了,所以相应的结果是打击出更多数量的电子.一切在突然之间,显得顺理成章起来.
组成光的能量的这种最小的基本单位,爱因斯坦后来把它们叫做“光量子”(light quanta).一直到了1926年,美国物理学家刘易斯(G.N.Lewis)才把它换成了今天常用的名词,叫做“光子”(photon).
从光量子的角度出发,一切变得非常简明易懂了.频率更高的光线,比如紫外光,它的单个量子要比频率低的光线含有更高的能量(E = hν),因此当它的量子作用到金属表面的时候,就能够激发出拥有更多动能的电子来.而量子的能量和光线的强度没有关系,强光只不过包含了更多数量的光量子而已,所以能够激发出更多数量的电子来.但是对于低频光来说,它的每一个量子都不足以激发出电子,那么,含有再多的光量子也无济于事.
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