광전효과 실험 보고서

목차

Ⅰ. 서론
Ⅱ. 이론
Ⅲ. 실험 방법 및 장치
Ⅳ. 실험결과
Ⅴ. 논의
Ⅵ. 결론
Ⅶ. 부록

본문내용

광전효과 실험은 컴프턴 산란과 더불어 광양자설의 강력한 실험적 증거이다. 이 실험을 통해 빛이 전자기파일 뿐이라는 기존의 파동설은 뒤집어졌으며 입자설이 대두하게 되었다. 아인슈타인은 광전효과를 광양자설로 설명함으로써 1921년 노벨 물리학상을 수상했다. 이번 현대물리실험의 목표는 광전효과 실험을 재현해 실험 결과가 실제로 광양자설과 일치하는 결과를 보이는지 확인하고, 아인슈타인의 이론을 이용해 플랑크 상수를 계산해 보는 데 있다. 진동수를 달리 하면서 역전압에 따른 광전류의 값을 측정했고, 광전류가 0이 되는 순간의 역전압을 기록해 진동수 별로 저지전압이 어떻게 되는지도 알아보았다. 빛의 진동수와 저지전압의 그래프를 그리고, 선형 추세선을 통해 플랑크 상수를 계산해 보고 오차원인을 분석했다. 전압-전류 그래프의 개형이 진동수별로 달라지는 원인 또한 분석했다. 광전효과 실험이 광양자설로 설명될 수 있음을 확인했다.

Keywords: 광자 에너지, 광자의 흡수, 광전 효과, 일함수, 플랑크 상수

Ⅰ. 서론
광전효과는 금속에 빛을 쪼이면 전자가 튀어나오는 현상이다. 광전효과는 1887년 헤르츠에 의해 처음 발견되었으나, 빛이 파동이라는 개념으로는 이 현상을 설명할 수 없었다. 아인슈타인은 그로부터 18년이 지난 1905년에 ‘On a heuristic point of view concerning the production and transmission of light’라는 논문을 발표하면서 광양자설의 도입으로 이 문제를 해결한다. 아인슈타인은 이 논문에서 만약 빛이 양자화된 에너지를 가지고 있고, 다른 요인과는 독립적으로 그 에너지를 전자에게 전달한다면 광전효과 실험이 이론적으로 뒷받침 된다고 설명한다. [1] 즉, 빛이 파동이라는 전제 하에서 설명 불가능한 현상을 빛이 입자라는 새로운 전제 하에서 설명해낸 것이다. 광전효과를 설명해낸 것은 상대성이론과 더불어 아인슈타인의 큰 업적 중 하나이다.

참고 자료

Einstein, A. (1905). On a heuristic point of view about the creation and conversion of light. Annalen der Physik, 17(6), 132-148.
현대물리실험 지침서 p.197, p.202, p.204~205