[A+]과학기술글쓰기_가설연역적글쓰기_아인슈타인의 광양자설

소개

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목차

1. 1단계: 구체적 현상으로부터의 문제 인식
2. 2단계: 문제 해결을 위한 가설의 제안
3. 3단계: 가설로부터 연역적으로 도출된 결과의 예측
4. 4단계: 관찰 및 실험으로부터 확보된 실측의 결과
5. 5단계: 결과 예측과 실측 자료의 일치/불일치 여부
6. 6단계: 가설의 검증/미결정/반증/오류에 대한 평가
7. 7단계: 연구 활동의 의의와 전망

본문내용

1단계: 구체적 현상으로부터의 문제 인식
19세기까지 제임스 클러크 맥스웰의 전자기파 이론과 토머스 영의 이중슬릿 실험 등으로 인해, 빛은 입자가 아닌 파동이라는 설이 지배적이였다.
그런데 그 당시에는 빛의 파동설만으로는 설명할 수 없는 것들이 있었다. 그 대표적인 예로 광전효과와 흑체복사가 있었다. 그 중 광전효과를 설명하기 위해서 알베르트 아인슈타인은 ‘광양자설’이라는 가설을 세우게 된다.
-전자기파 : 공간에서 전기장과 자기장이 주기적으로 변화하면서 전달되는 파동으로 대표적으로 빛도 그 일종임.
-이중슬릿 실험 : 실험 물질의 파동성과 입자성을 구분하는 실험으로, 그 물질이 두 개의 미세한 구멍을 동시에 통과하는지 관찰하여, 간섭 무늬가 있으면 파동임을 밝힐 수 있음
-흑체 : 입사하는 모든 전자기 복사를 일체 반사하지 않고 전부 흡수하기만하는 이상적인 물체로, 일정한 온도에서 방출하는 만큼 전자기 복사를 하여 열평형 상태에 도달해 있음
-흑체복사 : 흑체가 전자기 복사를 방출하는 현상
-광전효과 : 금속 등의 물질(입자)이 빛에 쪼이면 물질 표면에 전자가 튀어나와 전류가 흐르는 현상

2단계: 문제 해결을 위한 가설의 제안
광전효과 현상을 설명하기 위해서 아인슈타인은 빛의 에너지는 분할할 수 없는 최소 단위인 광자로 이루어져있다는 광양자 가설을 제안한다.
에너지는 어떤 연속된 값으로 존재하는 것이 아니라, 양자라고 하는 아주 작은 에너지의 최소단위의 정수배로 존재한다는 막스 클랑크의 양자가설을 참고하여 아인슈타인은 빛에 적용한다. 아인슈타인은 파장이 짧은 빛은 높은 에너지를 갖고 있는 입자 즉, 광자이기 때문에 금속에서 전자를 뽑아낼 수 있다고 주장했다.

3단계: 가설로부터 연역적으로 도출된 결과의 예측
만약 가설이 부합한다면 빛은 입자이자, 파동이어야 하는 이중성을 띄어야 한다. 하지만 빛을 파동의 성질을 갖고 있다는 이론과 실험 결과가 이미 밝혀진 상태에서 빛은 기존에 밝혀져 있는 입자의 특성과는 다를 것이다.

참고자료

· https://www.dongascience.com/news.php?idx=49571
· https://www.scienceall.com/%ea%b4%91%ec%96%91%ec%9e%90%ea%b0%80%ec%84%a4light-quantum-hypothesis/
· https://m.blog.naver.com/mage7th/221815569087
· https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=loving623&logNo=10125428042&parentCategoryNo=&categoryNo=1&viewDate=&isShowPopularPosts=false&from=postView
· https://slidetodoc.com/cathode-rays-to-produce-a-supply-of-electrons/