[부산대] 물리학도를 위한 물리실험3, 광전 효과

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구
4. 실험 방법
5. 질문

본문내용

1. 실험 목적
광전효과 현상을 이해하고 플랑크 상수를 측정한다.

2. 실험 원리
광전효과는 금속 등의 물질이 고유의 특성 파장보다 짧은 파장(더 많은 에너지)을 가진 전자기파를 흡수했을 때 전자를 내보내는 현상이다. 이 때 방출되는 전자를 광전자라 한다. 광전자가 발생하는 에너지를 일함수()라 하는데, 금속 밖으로 나간 전자가 가지는 운동에너지는 (광자가 가진 에너지) - (일함수)가 된다. 이 실험에서 방출된 최대 운동에너지를 라 하면 다음과 같이 나타낼 수 있다. 이 실험에서 방출된 전자의 최대 운동 에너지는 포토다이오드 튜브 내에서 전자가 집전판에 도달하지 못하도록 하는 전위차(, 정지전압)를 걸어 줌으로써 측정할 수 있다. 전류계의 값이 0이 될 때까지 전압을 조절했을 때 전자의 최대 운동 에너지는 전하량과 정지전압의 곱과 같다. 위 두 식을 연립하면, 이고 이를 정지전압 에 대해 식을 정리하면 다음과 같다. 위 식에서 를 x축에, 를 y축에 두면 x절편을 통해 플랑크상수()를 구하고, y절편을 통해 일함수()를 구한다.

3. 실험 기구
(1) 필터 박스
(2) 수은 광원
(3) 트랙
(4) 포토다이오드
(5) 전원공급기
(6) 광전효과 장치
(7) 광학필터: 365nm, 405nm, 436nm, 546nm, 577nm
(8) 조리개: 2mm dia, 4mm dia, 8mm dia
(9) 보호캡: 수은 광원, 포토다이오드 보호캡

4. 실험 방법
* 실험1: 정지전압 측정 및 플랑크 상수() 구하기
- 준비
(1) 수은 광원과 포토다이오드에 보호캡을 장착한다.
(2) 광전효과 장치와 수은 광원의 전원을 켜고 수은 광원을 20분간 예열한다.
(3) 광전효과 장치의 전압 범위를 -2~0V, 전류 범위를 A로 설정한다.
(4) 전류 증폭신호의 영점을 조정한다.

참고 자료

없음