아주대학교 중급물리학실험 결과 보고서 Photoelectric Effect Apparatus

소개글

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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.

참고 자료

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