光電效應中，一個光子能否同時激發多個電子並使之逸出？

或者說，一個光子的全部能量能否同時滿足多個電子的逸出功？

以我的小學二年級知識，似乎是不行的。但是多個光子同時激發一個電子倒是可能的，這被稱做多光子光電效應。

然而在低光強下，這個效應發生的概率微乎其微，引用愛因斯坦在研究這個問題時的描述，「兩個光子同時打到一個電子上的概率比兩滴雨水同時滴到同一隻螞蟻身上的概率還要低。」

因而在量子理論建立初期，認為一個電子一次只能吸收一個光子，畢竟這與實驗結果相符合。然而伴隨著激光的出現，實驗上發現了新的吸收過程。

1962年，發現了銫原子的雙光子激發過程。

1964年，發現了氙原子的七光子電離過程。

1978年，發現了銫原子的四光子激發過程。

……

多光子過程的研究，已經在科學技術上取得了一些應用，如應用雙光子吸收光譜，可以研究分子、原子能級的超精細結構。

（啊，終於300字了，那就拜拜了(^_^)）

有趣有趣。

看題主的題目具體是什麼意思。光電效應本身假設了一個凝聚態的體系(即金屬板)，不容易做思想實驗，我們放寬一下需求，改題目為，一個光子能否同時激發兩個原子或分子？

一種對題目的理解是，假設有一個(經典)光源照射到一塊材料上，平均每入射一個光子導致兩個電子產生，不管材料內部什麼原理，在外部看來這個過程的量子效率是2。那 @寧浩卿答案中的Singlet-Fission就能(大致)滿足這個要求。補充一下原理，一個光子可以被某些有機半導體材料(例如Pentacene, Rubrene etc)吸收轉化成兩個三重態Frenkel激子(Triplet Exciton)。這個過程中，光子先被轉化為一個單重態激子(Singlet Exciton)，然後通過各種途徑(exchange coupled TT state, Charge-transfer state等等)列分成兩個三重態激子。注意吸收和列分是兩步過程，有兩個速率常數，所以不算是一步到位。相似的，如果使用非線性光學材料，把一個高能光子變成兩個低能光子(down-conversion)，再把生成的光子用來激發分子原子，也是可以達到要求的。

如果題目意思是，我們有兩個原子和一個量子光場耦合在一起，這個光場里從量子的角度講有且確定只有一個光子(而不是平均有一個光子)，問有沒有可能兩個原子被同時激發，即測量出兩個原子被同時激發這個結果的概率有多大。這個情況在Dicke的superradiance的formulation里有很好的探討。分兩種情況討論。

如果兩個原子相隔很遠，距離大於光子的波長，兩個原子的量子態不相干。光子激發原子需要滿足selection rule，即角動量守恆，激發兩個原子無法同時滿足角動量守恆，所以不可行。

如果兩個原子相隔很近，那光場會和兩個原子相干耦合，(非含時)原子態需要被改寫成Dicke states，這種情況下是可以有，

(原子一激發)(原子二基態)+(原子一基態)(原子二激發)

這樣的量子態的，即單獨測量原子一或原子二都能有一定被激發的概率。其實可以用這種方法激發很多很多原子。但是如果考慮同時測量兩個原子(即測量two-time correlation g2(tau))，那是做不到兩個原子同時被激發的。

但是當時Dicke的討論不包括原子之間的相互作用，如果原子之間有相互作用，例如電偶極子相互作用，那一個光子可能是可以同時改變兩個原子的狀態的，想一下之後來答。

所以結論是，從外面看來是可以的，但是以我的知識儲備看來單步物理過程可能做不到。

不知道 singlet fission 滿不滿足你說的

很遺憾，不能。

如果光子能量是一個電子逸出功的兩倍，甚至十倍，都只能把能量全部交給這個電子，多餘的能量成為電子的初動能。

不會。基態是電子距離原子核最近的位置，也是速度最快的位置，如果沒有外來作用，電子會隨後遠離但不會脫了原子核的束縛，等待下次再繞近。光子的作用是在電子最快的位置上給了同運動方向相同的動量（趕巧），使得電子能以超基態速度脫離原子核的束縛，此後光子消失，該基態位置恢復原原子核賦予的動量，所以隨後到來的電子不會再被額外加速。