아주대학교 중급물리학실험 결과 보고서 Photoelectric Effect Apparatus

소개

"아주대학교 중급물리학실험 결과 보고서 Photoelectric Effect Apparatus"에 대한 내용입니다.

목차

1. 측정 데이터 정리
2. 고찰
3. 참고문헌

본문내용

이번 실험은 광전효과를 확인하고 이를 통해 플랑크 상수 h를 구해보는 실험이었다.
실험 1에서 플랑크 상수 h를 측정하고 계산하는 실험이었다. 각 파장(진동수)별로 다른 정지퍼텐셜을 통해서 그래프를 그리고 그 기울기를 계산해 플랑크 상수를 구했다. 이론 값과 비교하면 실험값은 6.466*10-34 Js, 이론값은 6.626*10-34 Js 으로 2.414%의 오차를 보여준다. 실험1에서 R제곱값(결정계수)가 0.99이상이 나와 회귀식의 적합도는 높은 것으로 보인다. 실험 1에서 2% 이내의 오차가 발생하기를 바랬으나 다소 높게 놔왔고, 이러한 이유에 대해 고민을 해봤다. 그 결과 공기입자와 더불어 공기 중 먼지가 영향을 주었다고 판단했다. 실험 당일 미세먼지가 다소 있었고, 공기중 먼지 및 부유물과 공기입자들로 인해 입사되는 빛의 파장(진동수)에 영향을 주었을 것으로 보인다. 실제로 콤프턴 효과로 인해 빛이 입자에 충돌 후 에너지를 잃어 파장이 증가하는 모습을 볼 수 있는데 이러한 현상이 실험결과에 영향을 끼친 것으로 생각한다(콤프턴효과는 주로 엑스선이나 감마선에 해당하는 빛으로 전자를 산란시켰을 때, 산란 후 빛의 파장이 길어지는 현상이다).
실험 2와 3은 빛의 세기와 파장(진동수)의 변화가 광전효과(유도되는 전류, 전압)에 어떠한 영향이 있는가 확인하는 실험이었다. 실험 2에 동일한 진동수, 다른 세기의 빛에서 전압, 전류를 측정하였다. 그 결과, 빛의 세기가 강할수록(핀홀이 넓을수록) 입사하는 빛입자(광자)가 많아서 전류가 많이 흐를 것이라는 예상과 실험 결과가 일치하였다. 핀홀의 지름이 2배증가(넓이는 4배) 함에 따라 넓이 증가에 비례하여 전류가 커진 것을 볼 때 빛의 입자성을 확인할 수 있었다.
실험 3에서는 다른 진동수, 동일한 세기의 빛에서 전압, 전류를 측정하였다. 그 결과, 빛의 진동수가 클수록 더 낮은 전압, 정지퍼텐셜 에너지에서 전류가 흐르기 시작함을 알 수 있다.

참고자료

· Jhon W. Jewett, Jr., Raymond A. Serway 원저, 대학물리학 교재편찬위원회 역, 대학물리학2, 북스힐, 2013년
· 광전효과
· https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5826857&cid=64656&categoryId=64656
· 콤프턴 효과
· https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3537315&cid=60217&categoryId=60217