爱因斯坦的理论光电效应为太阳能电池和光电探测器奠定了基础

射线受激辐射是激光器的理论基础相对论为GPS提供了所需的修正

爱因斯坦在百年前(1905年)发表的5篇物理学论文，被称为“改变了现代世界”的科学。今天，我们的生活中，几乎每时每刻都有爱因斯坦的身影。美国著名科普杂志《科学美国人》最近就刊载了philipYant的一篇专稿“天天有爱因斯坦”，作者介绍道：爱因斯坦的基础理论深刻地影响着社会进步，当代几类重要消费产品在技术上都是依据爱因斯坦的理论，它们是：光电效应理论为太阳能电池和光电探测器奠定了基础，射线受激辐射是激光器的理论基础，相对论则为GPS全球卫星导航系统提供了所需的修正。

光电效应理论从电动门到火星探测器

光电效应并不是爱因斯坦的发现，1839年便有法国科学家注意到这种现象。1900年德国著名物理学家普朗克指出，热物体会以离散量发出被称为“量子”的特定频率的光。1905年爱因斯坦将普朗克的观察理论化，阐述了光有粒子流似的行为，当它传播时，将电子从金属中击出，就像母球击打排列好的台球一样。爱因斯坦也解释了光电效应令人困惑的特征，虽然更强的光将更多电子从金属中击出，但无论光明亮还是微弱，获得的自由电子速度都相同。改变电子速度的惟一方法是用不同颜色的光。为了解释这种现象，爱因斯坦指出，每个光粒子、即光子的能量决定于它的频率和h的乘积。

光电效应理论产生了当今无数的光电控制设备。最常见的是电动门，当光电池电子眼探测到人到来之后，门旋转着打开了。这种传感器由两个电极夹着一块半导体制成，可以对光做出响应。当光强变化时，例如光束被截断或总体亮度减小，传感器产生的电流大小发生改变；与相应的电路耦合，就可以触发将门打开。还有：黄昏时路灯自动打开，调控复印机中碳粉的浓度，控制相机的曝光时间等，事实上，光电效应涉足于任何控制或响应光的电子器件中。光电效应器件甚至应用在呼吸检测仪中，在检测气体与酒精作用后，光电池显示出颜色的改变。光电效应也导致了光放大器的发明。抽空的玻璃管中包含着一系列的金属阶梯，当初始的金属靶被光子击中后，这些台阶依次放出更多的电子，这样，一个微弱的光信号就被放大。光放大器在天文探测器和电视摄像机中起引导光的作用。

光电效应最明显的应用是太阳能电池，或叫作光伏电池。从1950年开始，太阳能电池可以将15%到30%的入射光转换为电能，为计算器、手表、家庭环境检测、轨道卫星和火星探测车等提供能量。

射线受激辐射理论从CD到武器激光无所不在

当今激光产品已无所不在，而激光理论的基础是爱因斯坦建立起来的。1917年爱因斯坦在论文《论辐射的量子性》中，便提出了激光原理，并导出方程式，表明受激辐射会产生额外光子。在爱因斯坦论文面世后的几十年中，出现了零星产生受激辐射的实验报道，直到1950年代初期，美国哥伦比亚大学的科学家Townes认识到，实现辐射放大的关键部件是共振腔。在微波激射器出现后发明的激光器中，这个腔就是一个简单的空间，里面有两面镜子，这样光就可以在里面来回反射，强度逐渐增强，直到从一个镜面中射出激光束。

具备了这些基本部件之后，工程师们发现很多物质都可以产生激光，包括浸有荧光染料的果冻甚至奎宁水。随着半导体产业和发光二极管的发明，激光器的大规模应用成为现实。现在受激辐射应用在众多领域中：DVD播放机、水平仪和指示器，激光器还在飞机环状陀螺仪、商用切割工具、医疗器械和通讯信号的光纤传输等发挥作用。至于在军事上的应用，更是从防御到进攻，从武器到夜视仪，无所不为。激光已经成为科学研究中不可或缺的工具，多位研究者利用它，研究化学反应、操控微观物体，从而获得诺贝尔奖。

相对论能修正GPS吗

全球定位系统———GPS的应用也已普及化了，许多城市的公共汽车、出租车上都安装了它。早期的GPS接收器确定物体位置的误差是在15米范围内，这个误差实际是需要爱因斯坦相对论来修正。如果不考虑相对论效应，卫星上的时钟就和地球的时钟不同步；相对论认为，快速移 动物体随时间的流逝比静止的要慢。每个GPS卫星每小时跨过大约1.4万千米，这意味着它的星载原子钟每天要比地球上的钟慢7微秒。卫星所受的较弱引力添加了另一种相对论效应，使得时钟每天快45微秒。因此，为了得到准确的GPS数据，将星载时钟每天拨回38微秒的修正项必须计算在内。因为广域增强系统依赖从地面基站发出的额外信号，配备了该系统的GPS接收器，就消除了相对性误差。

爱因斯坦理论一直在遭遇挑战，首先挑战成功并获得诺贝尔科学奖的是李政道和杨振宁。