Photoelectric effect1. 실험 목적광전효과 현상을 이해하고 광전효과 현상을 설명한 광량자설을 이해하고 플랑크상수를 측정한다.2. 이론적 배경● 광전효과 - 일정한 진동수 이상의 빛을 비추었을 때 금속판에서 전자가 튀어나 가는 현상● 광량자설 - 빛은 모래알갱이와 같은 아주 작은 알갱이로 이루어져 있다.● 일함수 - 금속 표면으로부터 전자가 방출되는데 필요한 최소한의 에너지로써 그 표현은 W라 한다.● 저지전압과 진동수를 측정하여 플랑크 상수인 h를 구할 수 있다.플랑크 상수 -● 진동수와 광전자 방출 - 금속 표면에 쪼여주는 빛의 진동수가 어떤 특정한 값 보다 작으면 아무리 강한 빛을 쪼여도 광전자가 방출 되지 않는다.● 진동수와 최대 운동 에너지의 관계 - 광전자의 운동에너지는 빛의 세기와는 관계가 없고 빛의 진동수에 비례한다.● 빛의 세기와 광전자 방출 - 빛의 세기가 약하더라도 진동수가 한계진동수보다 큰 빛을 쪼이면 광전자가 즉시 방출되며, 단위 시 간에 방출되는 광전자의 수는 빛의 세기의 비례한 다.3. 실험 기기광원, 전압계, 광전관, 전류계, 편광판(빨강, 노랑, 파랑, 초록)4. 실험 방법(1) 광전효과 실험장치를 설치한다.(2) 광원의 전원을 넣는다.(3) 광학 부품들을 조절하여 서로 다른 파장들중 필요로 하는 하나의 빛만을 슬릿 을 통해 광전관에 집광 시킨다. 이 때 광전관에 입사하는 빛을 차단했을 때 증폭기에 연결된 전압계의 눈금이 변하는가를 확인한다.(4) 가변전압을 조절하여 전류가 흐르지 않을 때의 전압을 측정한다.(5) 다른 파장의 빛에 대해서도 3,4의 과정을 반복한다.(6) 광원이 과열되지 않도록 주의하여 실험한다.(7) 측정한 Data를 이용하여 진동수 대 저지전압의 그래프를 만들어 플랑크상수를구한다.5. 실험결과 및 고찰측정은 저지전압을 0으로 내렸다가 올리면서 총 5번씩 하였다.빨간색은 노란색과 비교, 초록색은 파란색과 비교 했다.h=4.11 TIMES 10 ^{-15} eVS=6.58 TIMES 10 ^{-34} JSFilter파장진동수빨강740nm4.03TIMES 10 ^{14} Hz노랑580nm5.14TIMES 10 ^{14} Hz녹색530nm5.62TIMES 10 ^{14} Hz파랑460nm6.48TIMES 10 ^{14} Hz저지전압h저지전압h0.35V6.12TIMES 10 ^{-34} JS0.71V6.06TIMES 10 ^{-34} JS0.30V6.66TIMES 10 ^{-34} JS0.68V6.33TIMES 10 ^{-34} JS0.32V6.27TIMES 10 ^{-34} JS0.69V6.21TIMES 10 ^{-34} JS0.32V6.27TIMES 10 ^{-34} JS0.68V6.33TIMES 10 ^{-34} JS0.34V6.19TIMES 10 ^{-34} JS0.70V6.12TIMES 10 ^{-34} JSRED YELLO저지전압h저지전압h0.79V6.11TIMES 10 ^{-34} JS0.94V6.24TIMES 10 ^{-34} JS0.77V6.32TIMES 10 ^{-34} JS0.96V6.17TIMES 10 ^{-34} JS0.79V6.11TIMES 10 ^{-34} JS0.98V6.09TIMES 10 ^{-34} JS0.75V6.62TIMES 10 ^{-34} JS1.00V5.98TIMES 10 ^{-34} JS0.75V6.62TIMES 10 ^{-34} JS0.95V6.21TIMES 10 ^{-34} JSGREEN BLUE평균h = 6.2515TIMES 10 ^{-34}JS오차율 = 8.947%V6.2515TIMES 10 ^{-34}JS Hz프랑크상수의 대략적인 그래프를 그리면7. 결론첫 번째로 한 실험의 경우 빛의 파장(진동수)에 따른 저지전압의 차이를 보기위한 실험이었다. 이론에 따르면 같은 빛의 세기라면 진동수에 따라서 전류는 같고 저지전압의 차이만을 보여야 하나 실험한 결과에 따르면 전류도 서로 다르게 나왔는데, 원래 사용해야하는 백색광 대신 백열전구를 이용하였으며, 빛에 민감한 실험이므로 최대한 암실에서 진행되었어야 하나 실험실 여건상 그렇지 못하고 장비 또한 정밀하지 않기 때문에 이런 오차가 발생된다. 주황색 광원을 이용하였기 때문에 yellow 필터를 통과할 때 전류가 특히 높은걸 알 수 있다.플랑크 상수를 계산한 결과가 오차가 큰 걸 알 수 있는데, 빛의 민감한 실험인 만큼 주의사항에 광원이 과열되는 것과 실험실의 빛 필터의 위치, 얼룩 등이 오차의 주된 원인이라 생각하고, 이득조절 버튼과 영점조절 버튼의 사용 미숙이 또 다른 이유라 생각한다.빛의 세기의 따른 결과에서는 일단 green파장 필터위에 빛의 세기를 줄여주는 다른 필터를 사용하여 실험하였는데 저지전압은 동일하게 나타난 반면 전류 값이 틀리게 나왔고, 저지전압이 동일한 이유는 빛의 입자성 때문인데 전자가 1개의 광자밖에 흡수 하지 않기 때문에 빛의 세기보단 빛의 파장(진동수)와 관련이 있는 것이다.
