광전효과

소개

현대 물리 실험 중

광전효과

목차

1. 목적
2. 이론
3. 장치
4. 방법

본문내용

1. 목적

광전효과 현상을 이해하고 현상을 설명한 광량자설을 이해하고 플랑크 상수(Planck constant)를 측정한다.

2. 이론
1900년 플랑크(M.Planck)는 복사 에너지가 띄엄띄엄 떨어진 에너지값을 갖는 덩어리, 즉 광(양)자의 형식으로만 존재할 수 있다고 발표했다. 그로부터 5년 후인 1905년 아인슈타인(A.Einstein)이 상대성이론에 관한 그의 첫 논문을 발표한 해에 광전이론, 즉 금속표면에 파장이 짧은 빛을 조사하면 그 금속면으로부터 전자(광전자)가 튀어 나오는 현상을 설명하기 위해서는 공간을 자유롭게 날아다니는 광자의 존재가 필요하다는 이론을 발표했다.

광전효과를 이해하기 위해서는 빛의 본성이 파동이라는 종래의 고정된 사고에서 벗어나 빛도 전자와 마찬가지로 일정한 에너지를 가지고 있으며, 셀 수 있는 입자라고 생각해야 한다. 그러나 이 입자는 뉴우튼 이론을 따르는 질점같은 입자가 아니라 진동수에 비례하는 에너지입자(광자)라는 것이다. 따라서 금속내부에 존재하는 전자를 방출시키기 위해서는 에너지가 필요하며 이 에너지원이 빛이다. 그러나 빛의 진동수가 낮으면(에너지가 작다) 전자를 방출시킬 수 없으며, 빛의 세기(빛의 입자수)에 관계없이 전자가 방출되지 않는 것은 전자가 1개의 광자(빛 입자)밖에 흡수하지 않기 때문이다. 따라서 진동수가 큰(에너지가 크다) 빛의 입자는 금속내의 전자를 여기 시키는데 사용되고 나머지는 전자(광전자)의 운동에너지로 나타난다.

금속표면으로부터 광전자 방출에 관한 실험은 1888년 홀와쉬(W.L.F.Hallwachs)에 의해 처음으로 발견됐으나, 1916년 밀리컨(R.A.Millikan)의 체계적인 실험에 의해 아인슈타인의 이론이 확인되었다. 광전효과는 콤프톤효과(Compton effect)와 더불어 빛의 입자성을 증명한 중요한 증거실험으로 많이 인용되고 있다.

전자방출의 방법
- 열전자 방출 : 열을 주면 전자가 탈출할 수 있는 충분한 에너지를 얻는다.
- 이차 방출 : 밖에서 물질에 때린 높은 속도의 입자로부터 전자는 충분한 에너지를 전달 받는다.
- 장 방출 : 강한 외부의 전장은 전자를 물질 밖으로 끌어낸다.
- 광전효과 : 물질에 쪼인 빛(전자기 복사)은 전자가 탈출할 수 있도록 전자에 에너지를 전달한다.

참고자료

· http://physica.gsnu.ac.kr/physedu/modexp/Pelect1/main.htm
· http://www-ph.postech.ac.kr/%7Epdjpark/mExp.html
· http://physica.gsnu.ac.kr/physedu/modexp/MEmain.htm
· http://www-ph.postech.ac.kr/%7Eytkwon/related_www/phylab-kor/phylab-kor.html
· http://www.hufsphysics.net/bbs/view.php?id=pds2&no=46
· http://cafe.daum.net/sujunggosi