物理 > 動く解説 > 物理 第5編 原子｜第1章 電子と光
金属に紫の光を当てると，電子が飛び出す（光電効果）。赤い光では出てこない。では，赤い光をうんと強くすれば，電子は飛び出すだろうか。
飛び出すかどうかを決めるのは，光子 1 個のエネルギー \(h\nu\)（振動数 \(\nu\)）。光の強さではない。
なぜ強さでは決まらないのか。光子 1 個ずつで考える。
紫の光（解説①），赤い光（解説②），強くした赤い光（解説③）の順に見る。
光は光子というつぶの集まり。光子 1 個のエネルギーは振動数 \(\nu\) で決まる。波の基本式 \(c = \nu\lambda\) から，
\(E = h\nu = \dfrac{hc}{\lambda}\)
電子 1 個は，光子 1 個のエネルギーをまとめて受け取る。外へ出るのに \(W\) を使い，残りが運動エネルギーになる。
\(K_0 = h\nu - W\)
紫の光は振動数が大きく，\(K_0 > 0\)。電子は飛び出す。
赤い光は紫より波長が長く，振動数が小さい。光子 1 個のエネルギー \(h\nu\) も小さい。
\(W\) に足りないので，電子は外へ出られない。
光を強くすると，1 秒に当たる光子の数が増える。1 個のエネルギー \(h\nu\) は変わらない。
電子は光子 1 個ずつからしか受け取れないので，足りない光子をいくら当てても飛び出さない。
「強い光はエネルギーが大きいので，いつかは出るはず」は，光を波とみる考え。光電効果は，光が光子（つぶ）としてふるまう証拠になった。
光子 1 個のエネルギー \(h\nu\)（振動数）で決まる。\(h\nu > W\) のときだけ。
変わるのは光子の数だけ。飛び出すときは，電子の数（電流）が増える。
\(h\nu = W\) となる振動数 \(\nu_0 = \dfrac{W}{h}\) を限界振動数という（波長で言えば限界波長 \(\lambda_0 = \dfrac{hc}{W}\)）。\(\nu_0\) より小さい振動数の光では，どんなに強くても電子は出ない。
飛び出す光なら，強くすると光子の数が増え，飛び出す電子の数も増える。陽極の電位を上げて全部の電子を集めたときの電流（飽和電流）は，光の強さに比例する。
一方，飛び出す電子の運動エネルギーの最大値 \(K_0 = h\nu - W\) は，強さによらない（振動数で決まる）。