[일반물리학실험] 광전효과 실험보고서

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험재료
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 질문 및 토의
8. 결론
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적

광전효과를 이용하여 플랑크 상수를 구해보고, 빛의 진동수와 세기에 따라서 어떻게 광전효과가 발생하는지 알아본다.

2. 실험 원리

1. 광전 효과
금속 표면에 진동수가 충분히 큰 빛을 쏘면 금속의 표면에서 전자가 튀어나온다. 즉, 빛이 금속표면에서 전자를 튕겨낸다. 광전효과 방정식은 다음과 같다. 이것은 일함수가 Φ인 금속에서 흡수되는 광자에 대한 에너지 보존 법칙을 표현한 것이다. K_max는 튀어나온 전자의 최대 운동 에너지 이다. 광자의 에너지인 hf가 금속의 전자로 전달 될 때, 전자가 금속 표면에서 탈출 하려면 최소한 Φ의 에너지를 얻어야 한다는 말이다.

2. 플랑크 상수 구하기
광다이오드에 빛을 비춰 주면 광전 효과에 의해 전류가 흐른다. 이 전류를 0이되게 외부에서 걸어주는 전압을 정지전압 V_stop 이라고 한다. 이 퍼텐셜차에 의해 전류는 흐르지 못한다. 이 말은 금속에서 튀어나온 전자의 최대 운동에너지가 다음과 같다는 말이다. 이 운동 에너지와 식 6-1을 조합하면 다음과 같다.
가로축을 진동수, 세로축을 정지 전압으로 해서 그래프를 그리면 그 기울기가 h/e 이다. (금속의 일함수는 상수이고 e는 기본 전하다.) 그럼 이 기울기에 기본전하 e를 곱해주면 플랑크 상수를 구할 수 있다.

3. 실험장치 및 기구
광학필터, 조리개, 수은램프, 광다이오드, 광전효과 실험장치, 전원 공급장치

4. 실험방법

1. 플랑크 상수 구하기
① 수은램프를 켜서 예열을 약 20분간 한다.
② 광다이오드 상자의 입구에 광학렌즈를 끼우고, 4mm조리개를 끼운다.
③ 수은램프 상자의 덮개를 제거한다.
④ 광전효과 실험장치로 도선에 흐르는 전류가 0이 되도록 정지전압을 걸어주고 그 값을 기록한다.
⑤ 광학렌즈를 (365.5nm, 404.7nm, 435.8nm, 564.1nm, 577.0nm) 순으로 바꾸어 가며 정지전압을 측정한다.

참고 자료

일반물리학, Halliday, Resnick, Jearl Walker