현대물리실험 광전효과 실험 리포트

소개

정교사 자격연수 현대물리 실험보고서이므로 아주꼼꼼하고 상세하게 기술되어 있습니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험장비 및 구성
4. 실험 Data 분석
5. 데이터 결론 및 제언

본문내용

1. 실험 목적
광전효과를 관찰하고 실험 데이터로부터 Planck 상수를 측정한다.

2. 실험 원리
(1) 금속에 진동수가 충분히 높은 빛을 비추면 금속에서 전자가 방출되는데, 이것을 광전효과(photoelectric effect)라 한다. 광전효과의 성질 중에서 아무리 밝은 빛이라도 진동수가 낮으면 오랜 시간 기다려도 전자가 방출되지 않고, 아무리 어두운 빛이라도 진동수가 충분히 높으면 전자가 시간 지연(time delay) 없이 방출되는 현상은 빛이 파동이라는 관점에서는 설명할 수 없었다.
Planck의 양자가설을 보면 빛은 의 에너지를 갖는 입자의 흐름으로 볼 수 있다. 이를 바탕으로 Einstein은 빛이 다음과 같은 에너지 와 운동량 를 가진 입자의 흐름으로 취급하여 광전효과의 성질을 설명하는데 성공하였다.

이것을 Einstein의 광량자설이라 하며, 빛을 입자로서 다룰 때 그 입자를 광량자(light quantum), 간단히 광자(photon)라 한다. Planck의 양자가설에서 빛의 에너지 의 정수 은 광자의 개수라고 할 수 있다.
상대성이론에 따르면 정지질량이 이고 운동량이 인 입자의 에너지 는 다음과 같다.

정지해 있는 입자의 경우에는 이므로 이 된다. 정지질량이 없는 광자의 경우에는 이므로 가 된다. 이 결과가 앞에서 광자의 에너지와 운동량 공식에서 사용되었다.

(2) 금속으로부터 전자를 떼어내는데 필요한 에너지를 일함수(work function)라 한다. 진동수가 인 빛을 금속에 비추면 에너지가 인 광자가 금속에 들어있는 전자에 충돌하는 것인데, 광자의 에너지 가 일함수 보다 작으면 아무리 밝은 빛이라도 전자가 방출되지 않지만, 광자의 에너지 가 일함수 이상이 되면 아무리 어두운 빛이라도 전자가 방출된다. 이때 방출되는 전자를 특히 광전자(photoelectron)라 하는데, 광전자의 최대운동에너지 는 다음과 같이 광자의 에너지에서 일함수를 뺀 만큼에 해당된다.

참고자료

· 없음