흑체복사(Blackbody Radiation),광전효과(photoelectric effect),콤프턴 효과(Compton Effect)

소개

흑체복사(Blackbody Radiation),광전효과(photoelectric effect),콤프턴 효과(Compton Effect)
들로 부터 나오는 공식과 실험을 통한 이론 설명.

목차

1. 흑체복사(Blackbody Radiation)
- 빈의 법칙(Wien`s law)
- 슈테판-볼츠만 법칙(Stefan-Boltzmann law)
- 레일레이-진스(Rayleigh-Jeans) 공식
- 빈(Wien)의 공식
- 플랑크의(Planck)의 흑체복사 공식

2. 광전효과(photoelectric effect)
- 일(work function)
- 광전관 실험
- 광전효과에 의한 파동설의 모순
- 광량자설

3. 콤프턴 효과(Compton Effect)
- X-선 산란실험
- 콤프턴 효과의 이론적 설명

본문내용

1. 흑체복사 (Blackbody Radiation)

우리가 물체를 보고 그 색깔을 구별할 수 있는 것은 물체에 빛을 비추어 주었을 때 물체는 그 물체의 색깔에 해당하는 진동수(또는 파장)의 빛만 반사하고 나머지 진동수의 빛은 흡수하기 때문이다. 만일 물체가 빛을 계속 흡수하기만 한다면 물체가 지닌 에너지가 올라가서 뜨거워진다. 그래서 동일한 온도를 유지하는 물체는 흡수한 빛 만큼 복사파의 형태로 다시 방출한다. 그래서 모든 물체는 특정한 진동수의 빛을 흡수하고 방출한다.
이렇게 모든 파장의 빛을 흡수하는 물체를 흑체(검은 물체, black body)라고 부른다. 모든 파장의 빛을 흡수함으로 역시 모든 파장의 빛을 복사파의 형태로 내보낸다.
일정한 온도를 유지하는 용기에 물체를 위치시키면 그 물체가 둘러싼 벽과 열평형이 이루어 wu벽과 방출 에너지가 동일해진다. 물체는 거의 같은 에너지를 흡수하고 방출했다. 검은 표면에서는 흡수된 것이 그대로 모두 복사되면서 열 평형을 이룬다. 이러한 열평형 복사를 흑체 복사( black body radiation)라고 부른다.

아래의 커브를 보면 높은 에너지의 물체일수록 짧은 파장에 해당하는 에너지를 방출하는 것을 볼 수 있다. 이를테면 태양의 표면온도는 6000K이다. 이것의 플랑크 곡선의 최고치는 가시광선 영역이다. 태양보다 낮은 온도의 물체들이 플랑크 곡선의 파장은 좀 더 길어진다. 가시광선 범위에서 좀 더 긴 범위로 변화되고 온도에서 도달하게 된다. 이 그림은 흑체에서의 몇 개의 플랑크 곡선을 보여준다. 여기서 점선은 온도에 따른 플랑크 곡선에서 최고 피크치를 연결한 것으로 최대 방출 파장을 이야기한다.
그래프에서 얻어지는 빈의 법칙(Wien`s law)은 다음과 같다.

참고자료

· Principles of Electronic Materical and Devices, 3rd Edition