(A+) 일반물리학실험 3 - 광전효과

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론

본문내용

1. 실험 목적
광전효과 실험을 통해 광전효과에 대해 이해한다.
실험을 통해 얻은 데이터로 플랑크 상수 h와 금속의 일함수를 계산한다.

2. 실험 원리
1) 광전효과
광전효과란 금속의 표면에 전자기파가 입사할 때 전자를 방출하는 현상을 뜻한다.
고전 역학에서는 빛이 전자기파 그 자체라고 가정하여 설명할 수 없었으나 아인슈타인이 제시한 빛의 입자성을 통해 규명되었다. 고전적 파동이론에서는 빛의 세기가 증가함에 따라 방출되는 전자들의 에너지도 증가할 것이라고 예측하였으나, 실제로는 전자의 에너지는 빛의 세기와는 관계가 없고 빛의 주파수에만 비례하는 것으로 나타났다. 그리고 문턱 진동수 이하의 빛이 입사할 시에는 전자가 방출되지 않았다.
1901년 플랑크가 주장한 이론에 따르면, 빛의 방출이나 흡수는 에너지 준위의 이동에 연관되어 있는데, 에너지 준위를 이동할 때 얻거나 잃는 에너지는 E=hf의 식과 같다고 하였다. 여기서 h는 플랑크 상수라고 불린다.
아인슈타인은 플랑크의 이론을 적용하여 광전 효과를 설명하였다.

< 중 략 >

4. 실험 방법
1) 실험 준비(예열 및 영점조절)
(1) 전원 공급장치에 전원과 수은램프 작동 버튼을 둘 다 On으로 놓는다.
(2) 광전효과 계측 장비에서 전원 버튼을 On 위치에 둔다.
(3) 장비를 20분 정도 예열한다.
(4) 장비에서 전압 범위를 -2~0V에 위치시키고 전류 범위는 10^-13 A에 둔다.
(5) A, K, Ground 케이블을 장비에서 분리한다.
(6) Phototube Signal 버튼을 Calibration 위치에 놓는다.
(7) Current Calibration 스위치를 전류가 0이 되도록 조정한다.
(8) Phototube Signal 버튼을 Measure 위치에 놓는다.
(9) 분리했던 케이블을 다시 연결한다.

참고자료

· 그림 3, 수은 아크등 스펙트럼, Carl Zeiss,
· http://zeiss-campus.magnet.fsu.edu/articles/lightsources/mercuryarc.html
· PASCO, Photoelectric effect experiment Manual,
· https://www.pasco.com/prodCatalog/EX/EX-5549_photoelectric-effect-experiment/