광전효과를 이용한 플라크 상수 측정 예비보고서

소개

응용물리실험

광전효과를 이용한 플라크 상수 측정 예비보고서입니다.

목차

실험 제목
목적
이론

1 빛의 특성

2. 광전효과(photoelectric effect)

2.1 광전효과의 발견
2.2 아인슈타인의 해석
2.3 광전효과를 이용한 플랑크 상수의 측정

3. 플랑크 상수

3.1 플랑크에 의한 물리 상수의 발견
3.2 아인슈타인의 평가
3.3 플랑크 상수의 의의

실험 장치

실험 방법

1. 플랑크 상수의 결정
2. 빛의 세기와 전자의 운동에너지는 무관함을 보는 실험

참고문헌

본문내용

1 빛의 특성

빛은 일반적으로 파동성과 입자성을 동시에 갖고 있다고 알려져 있다. 즉, 입자성이란 하나의 물질로서 다른 물질에 충돌하면 충돌된 물질을 움직이게 하는 운동에너지라는 것을 갖고 있다는 것이고, 파동성이란 빛의 에너지가 마치 물결처럼 일정한 굴곡을 형성하고 있어서 그 파장으로 인해서 여러 가지 색깔을 나타내고 있다는 것이다.
뉴턴은 과학적인 연구의 요점은 추측에 근거한 가설을 배제하고 직접 관찰한 사실에 근거를 두려고 하는 것이다. 그래서 뉴턴은 빛의 본질이 미립자, 즉 입자들의 흐름인가? 아니면 어디에나 퍼져있는 에테르 안에서의 파동인가? 하고 오랫동안 이 두 가지 생각에 사로잡혔다. 23살의 나이에 그는 분산에 대한 실험을 시작하였다. 이를 통해 뉴턴은 백색광이 독자적인 여러 색깔들의 혼합으로 구성되어 있다고 결론지었다. 그는 여러 색깔과 관련된 빛의 미립자들이 에테르로 하여금 그 색에 해당하는 고유의 진동수로 진동한다고 주장했다. 비록 그의 연구 결과는 빛의 파동성과 입자성을 동시에 포용하는 이상한 성질을 애기하고 있지만 나중에 나이가 먹어가면서 빛의 입자성에 더 기울였다. 그가 당시의 파동론을 받아들이지 않았던 가장 큰 이유는 빛의 직진을 모든 방향으로 퍼져나가는 파동으로 설명할 때 부딪치는 너무 분명한 문제점 때문이다.
빛의 파동론은 19세기의 위대한 지성인 중의 한 사람인 영 박사에 노력으로 다시 태어났다. 영은 1801년, 1802년 및 1803년에 영국학술원에서 파동론을 격찬하고 새로운 기본 개념인 이른바 간섭원리를 담은 논문들을 발표했다.

서로 다른 파원으로부터 발생한 두 파동의 방향이 완전히 혹은 거의 같을 때 그들의 결합은 각파의 운동의 합과 같다.

그는 앏은 막의 색깔 있는 무늬의 원인을 설명하고 뉴턴의 실험결과를 이용하여 이 무늬에서 나타나는 여러 가지 색의 파장들을 알아내었다. 하지만 그의 개념이 뉴턴의 연구결과에서 나온 것이라고 영 박사는 여러 차례 주장했지만 어떤 사람들은 그의 결과에 대하여 심하게 공격하였다. 예를 들면 브러햄은 에던버러 리뷰에 발표했던 일련의 기고문들에서 영의 논문들은 “일고의 가치도 없는 것들”이라고 심하게 혹평하였다. 뉴턴이 추정한 것을 절대 확실하다고 여기던 당시의 영국학자들은 영의 주장을 받아들이지 않았으며 이로 인해 영도 낙담하였다.
노르만디의 브로글리에서 태어난 프레넬은 약 13년 전에 영이 했던 일을 알지 못한 채 파동론을 다시 재생시키기 시작하였다. 프레넬은 호이겐스가 설명한 파동개념과 간섭 원리를 합성하였다. 주파의 진행방식은 어느 순간 후 곧 구면형태의 연속적인 2차파들이 서로 중첩되고 간섭하여 그 다음의 주파를 형성하는 것으로 보았다. 당시에는 이러한 파를 공기 중의 음파와 같은 종파라고 생각했다. 프레넬의 이론에 의하면 다양한 장애물이나 구멍으로 인해 생기는 회절 형태를 계산할 수 있고 균질한 등방성 재료에서 빛이 직진하는 것을 잘 설명할 수 있었다.

참고자료

· 양자역학 / 1993 / Richard L. Liboff 저 / 나상균 역 / 피어슨 에듀케이션 코리아
· 물리상수는 어떻게 생겨났을까 / 1997 / 샤이죠 토시미 저 / 김재영 역 / 아카데미서적