광전효과를 이용한 Planck 상수 측정

소개글

광전효과를 이용한 플랑크 상수 측정 실험입니다.

실험자체는 잘 되었으나 결과는 원하는 값이 나오지는 않았습니다. 참고용으로 쓰시길 바랍니다.

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본문내용

1. 실험원리
광전효과는 금속표면에 파장이 짧은(진동수가 큰) 빛을 비추었을 때 전자가 튀어나오는 현상이다. Planck 상수와의 관계부터 살펴보겠다.
흑체복사실험에서 고전역학방식으로 설명을 한다면 즉 에너지가 연속적이라는 가정하에 Rayleigh-Jeans 법칙으로는 자외선 파탄이라는 모순이 발생하여 설명이 되지 않는다. 따라서 Planck 는 여러함수를 시도하여 식을 찾았다. 이 식에 앞서서 2가지를 가정했는데 그중에 하나는 에너지는 플랑크 상수의 정수배만큼 불연속적으로 흡수하거나 방출한다는 것이다. 이 가정이 광전효과와 무슨 상관이 있을까?
광전효과에 대한 실험결과를 미리보면, 빛의세기와 무관하게 일정 진동수 이상이면 전자가 방출된다. 즉, 빛을 진동수에 비례하는 에너지를 가지는 광자로 가정하여 설명할 수 있다. 파동적으로는 강도가 세진다면 당연히 에너지도 강해져서 전자가 방출될테지만, 실은 그렇지 않다. 에너지가 높은(진동수가 높은) 광자 하나하나가 광전효과를 일으키는 원인이 된다. 즉 광자의 에너지는,

이 광자가 일정한 에너지 만큼 높아야 전자가 방출한다.(이를 일함수 Φ라고 한다) 즉 방출되는 전자의 운동에너지는 광자의 에너지에서 일함수만큼 빼주는 값이다.

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