사전 보고서
(광전효과)
1. 실험제목: h/e 실험 (광전효과)
2. 실험목적:
① [실험1] 빛의 광자이론에 따르면 광전자의 최대 운동에너지(KEmax)는 입사 광선의 주파수에만 의존하며 빛의 세기에는 영향을 받지 않는다. 따라서 빛의 주파수가 높을 수록 에너지가 크다. 반대로 고전적인 빛의 파동설은 광전자의 최대 운동에너지가 빛의 세기에 의존할 것이라 예측한다. 이 실험은 이런 두 주장에 관해 조사하는 것이다.
Part A에서는 수은등으로부터 두 스펙트럼선을 선택하여 빛의 세기의 함수로서 광전자의 최대 운동에너지를 조사한다.
Part B에서는 서로 다른 스펙트럼 선을 선택하여 빛의 주파수의 함수로서 광전자의 최대에너지를 조사한다.
② [실험2] 빛의 입자설에 따르면 빛의 에너지는 그 빛의 주파수에 정비례한다. 따라서 주파수가 높을수록 더 많은 에너지를 갖는다. 주의 깊게 실험해 보면 비례의 일정성 즉, Planck의 상수가 결정된다. 이 실험에서 수은등으로부터 서로 다른 스펙트럼 선을 선택하여 빛의 파장과 주파수에 관한 함수로서 광전자의 최대 에너지를 조사한다.
3. 이론요약
(1) 광전 효과
광전 효과란, ‘빛이 어떤 물체에 부딪칠 때, 전자가 방출되는 현상’을 말한다. 다시 말해서 금속의 표면에 파장이 짧은 빛, 자외선, X선, 선 등을 비추면 그 표면에서 전자가 튀어 나오는데 이러한 현상을 광전효과(photoelectric effect)라 하고 이 때 튀어나온 전자를 광전자라고 한다.
(2) 빛의 입자설
빛의 입자설이란 한마디로 빛을 하나 하나의 알갱이들로 보는 것이다. 따라서 종래의 파동성으로 설멸하던 것과는 어느 정도 차이가 진다. 고전의 파동 이론에서는 빛의 세기가 세질수록 진폭이 커져 파동 에너지가 커진다고 하는 반면 입자설에서는 빛의 에너지는 빛의 세기와는 관계가 없고 플랑크 상수와 진동수에 관계한다고 주장하는 것이다.
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2012.04.12
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