光量子假說，是由阿爾伯特·愛因斯坦在馬克斯·普朗克量子論的啟發下提出的大膽假設。內容為光束是一粒一粒運動著的粒子流，光和原子電子一樣也具有粒子性，把光具有這種粒子屬性叫作光子。同馬克斯·普朗克的能量子一樣，每個光量子的能量也是E=hν。根據相對論的質能關系式，每個光子的動量為p=E/c=h/λ(c為光速，λ為光對應的波長)。根據光量子假說，愛因斯坦推出普朗克公式，還提出了一個光電效應公式Ek=hv-W0。愛因斯坦對光電效應的光量子假說推廣了普朗克的量子理論，同時為丹麥物理學家尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)的原子理論和的法國物理學家路易·維克多·德布羅意(Louis de Broglie)的物質波奠定了基礎。
原理簡介
簡介
馬克斯·普朗克的量子假說提出后的幾年內，并未引起人們的興趣，阿爾伯特·愛因斯坦卻看到了它的重要性。他贊成能量子假說，并從中得到了重要啟示：在現有的物理理論中，物體是由一個一個原子組成的，是不連續的，而光（電磁波）卻是連續的。
在原子的不連續性和光波的連續性之間有深刻的矛盾。為了解釋光電效應， 1905年阿爾伯特·愛因斯坦在馬克斯·普朗克能量子假說的基礎上提出了光量子假說。
20世紀初，提出了光子假說，解決了經典物理學無法解釋的光電導效應。
愛因斯坦
根據光量子假說，阿爾伯特·愛因斯坦順利地推出馬克斯·普朗克公式，并且還提出了一個光電效應公式。
光量子假說成功地解釋了光電效應。當紫外線這一類的波長較短的光線照射金屬表面時，金屬中便有電子逸出，這種現象被稱為光電效應。它是由赫茲（）和勒納德（）發現的。光電導效應的實驗表明：微弱的紫光能從金屬表面打出電子，而很強的紅光卻不能打出電子，就是說光電效應的產生只取決于光的頻率而與光的強度無關。這個現象用光的波動說是解釋不了的。因為光的波動說認為光是一種波，它的能量是連續的，和光波的振幅即強度有關，而和光的頻率即顏色無關，如果微弱的紫光能從金屬表面打出電子來，則很強的紅光應更能打出電子來，而事實卻與此相反。利用光子假說可以圓滿地解釋光電效應。按照光量子假說，光是由光量子組成的，光的能量是不連續的，每個光量子的能量要達到一定數值才能克服電子的逸出功，從金屬表面打出電子來。微弱的紫光股份雖然數目比較少，但是每個光量子的能量卻足夠大，所以能從金屬表面打出電子來；很強的紅光，光量子的數目雖然很多，但每個光量子的能量不夠大，不足以克服電子的逸出動，所以不能打出電子來。
赫茲
以自己的實驗證實了電磁波的存在，宣告光的波動說的全勝，判處了光的微粒說的死刑，可是又是他發現的光電效應導致了微粒說的復活。
從當時的觀點看來光量子假說同光的干涉事實矛盾，許多物理學家不贊成光量子假說，就連馬克斯·普朗克也抱怨說“太過分了”。 1907年他在寫給阿爾伯特·愛因斯坦的信中說：“我為作用基光子（光量子）所尋找的不是它在真空中的意義，而是它在吸收和發射地方的意義，并且我認為，真空中的過程已由麥克斯韋方程作了精確的描述”。直到1913年他還拒絕光量子假說。
應用實例
物理學家米立肯
（R.A.Millikan l868—1953）在電子和光電效應的研究方面做出了杰出的貢獻。他曾花費十年時間去做光電效應實驗。最初他不相信光量子理論，企圖以實驗來否定它，但實驗的結果卻同他最初的愿望相反。1915年他宣告，他的實驗證實了阿爾伯特·愛因斯坦光電效應公式。他根據光子理論給出了h值的測定，與馬克斯·普朗克輻射公式給出的h值符合得很好。1922—1923年間，康普敦（A.H.Compton l892—1962）研究了X射線經金屬或石墨等物質散射后的光譜。根據古典電磁波理論，單射波長應與散射波長相等，而康普敦的實驗卻發現，除有波長不變的散射外，還有大于入射波長的散射存在，這種改變波長的散射稱為康普敦效應。光的波動說無論如何也不能解釋這種效應，而光量子假說卻能成功地解釋它。按照光子理論，入射X射線是光子束，光子同散射體中的自由電子碰撞時，將把自己的一部分能量給了電子，由于散射后的光子能量減少了，從而使光子的頻率減小，波長變大。因此，康普敦效應的發現，有力地證實了光量子假說。
愛因斯坦的假說
發展了馬克斯·普朗克所開創的量子理論。在普朗克的理論中，還是堅持電磁波在本質上是連續的，只是假定當它們與器壁振子發生能量交換時電磁能量才顯示出量子性。愛因斯坦對舊理論不是采取改良的態度，而是要求弄清事物的本質徹底解決問題，他看出量子不是一個成功的數學公式，而是揭露光的本質的手段。他克服了普朗克量子假說的不徹底性，把量子性從輻射的機制引伸到光的本身上，認為光本身也是不連續的，光不僅在吸收和發射時是量子化的，而且光的傳播本身也是量子化的。阿爾伯特·愛因斯坦的光量子假說恢復了光的粒子性，使人們終于認清了光的波粒雙重性格，而且在它的啟發下，發現了路易·德布羅意物質波，使人們認清了微觀世界的波粒二象性，為后來量子力學的建立奠定了基礎。
參考資料 >
光量子假說是如何提出來的 ―――談“紫外發散”悖論.中國青年報.2024-02-07
愛因斯坦光量子假設.知網閱讀.2024-02-07
從舊量子論到量子力學的演變.中國數字科技館.2024-02-07