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有非常確定的截止頻率（也稱為閾頻率），入射光的頻率必須超過這個截止頻率，才能產生電子，否則，不論光強多大，都無電子逸出。

孫元起的論文就從剽竊林納的發現開始，首先用實驗表明光電效應的四個主要特徵，並測出幾種金屬的截止頻率。然後說明光電效應的實驗規律不能用已有的波動說理論加以解釋。經典物理認為，電磁波是一種橫波，其能量連續分佈在波上。當它照在金屬上時，橫向電場作用到金屬表面的電子上，電子就得到能量。當電子集聚的能量達到一定程度時，電子就能脫離原子的束縛而逸出。電磁波的強度和電場強度的平方成正比，因此，給予電子的能量肯定應當取決於電場強度，所以我們應當期望出射電子的最大能量取決於光強（每秒入射到單位面積的能量），而和頻率無關。但從實驗觀察中可知，絕非如此。這是論文的第一部分。

論文第二部分起，開始發展在之前《輻射強度與光波長之間的函式關係》中提及的量子學說，提出了光的粒子說“光量子假說”，用來解決光電效應問題。認為應當把光當成是由一個個的能量包所組成的，每一個能量包的能量是e，且每一個包都以某種方式保持其本體，以致使其全部能量可以集中在一個單一電子上。光在空間的傳播像粒子那樣運動，當光射到金屬表面時，能量為e的光子被電子吸收，電子把這能量的一部分用來克服金屬表面對它的束縛，另外一部分就是電子離開金屬表面後的動能。並得出著名的光電方程。即光子能量小於金屬表面對電子的束縛時，電子不能脫出金屬表面，因而沒有光電子產生；當光子能量大於金屬表面對電子的束縛時，電子會立即脫出金屬表面，以剩餘能量作為動能運動；光子的頻率決定了光子的能量，也就決定了電子的能量；光子的強度只是決定光子的數目，光子多，產生的光電子也多。這樣，經典理論不能解釋的光電效應就被解釋了。；

同時也指出，根據光量子說可以立刻解釋光電效應，但是用來解釋光的干涉和衍射現象時又會遇到困難。從而認為光具有“波粒二象性”。

緊接著，是論文的第三部分，則是包括密立根、康普頓、威爾遜所做的實驗——因為孫元起手中沒有實驗器材，只能設計實驗方案，並“預計”實驗結果。比如，仔細測量了光的頻率和逸出電子能量之間的關係，“可以”驗證了光電效應量子公式。把x射線投射到石墨上，以觀測被散射後的x射線，可以發現其中有兩種不同的頻率成分：一種與入射射線相同，另一種則會低於入射射線。使用“設想”中的雲室，可以觀測到帶電粒子的軌跡。這表明起作用的不僅是光子的能量，還有它的動量……因為現在，偉大的愛因斯坦還沒有提出狹義相對論，所以很多東西需要、曲折地隱晦地指出。這比直接指出還麻煩。

1922年，愛因斯坦因光電效應獲諾貝爾物理獎。而康普頓因發現康普頓效應、威爾遜因發現用蒸汽凝聚觀測帶電粒子軌跡的方法，分享了1927年的諾貝爾物理學獎。由此可以想見這些發現與發明的巨大影響。

這篇論文花了孫元起兩個月的時間，寫了九十多頁。寫完之後，才有些猶豫，這麼個大小的篇幅有點兒不上不下：作為一本專著，嫌小；作為一篇論文，太大。

“算了，不考慮了，還是讓《science》的編輯煩惱去吧！”孫元起心想。至於能不能發表，這從不在孫元起關注的範圍內。試想能寫進《物理學史》的東西，能不重要麼？這麼重要的東西，能不發表麼？然後便把論文裝進信封，寄給了美國。

在忙亂中，日子過得飛快。

等孫元起論文投寄出去的時候，已經是1899年的九月了。京師大學堂、崇實中學都已經結束暑假，開始了新學期。孫元起又開始了每天的奔波。至於孫元起的那四個學生，每天