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[자연과학][일반물리실험] 광전efficacy 현상

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작성일18-05-23 09:11

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아인슈타인의 관계식은 그동안 많은 과학자들에 의해 검토되어 원리적으로는 옳지만 현상의 기술에는 완전하지 못한 것으로 밝혀졌다. `1900년 독일의 물리학자 필리프 에드바르트 안톤 레나르트는 금속 표면에 빛을 쪼였을 때 금속에서 나오는 전하를 연구한 결과, 그 전하들이 음극선에서 observation된 전자들과 동일한 것이라는 결론을 내렸다.자연과학,일반물리실험,광전효과,현상,물리,실험결과


[일반물리實驗] 광전effect 현상

1.實驗목적

광전effect 현상을 이해한다. 아인슈타인의 說明(설명) 에 따르면, 개개의 광자는 플랑크 상수(h)와 빛의 진동수(그리스 문자로 ν)와의 곱에 해당하는 에너지로 이루어져 있다 따라서 그는 광전effect에 관한 theory 에서 물질에서 방출되는 전자가 갖는 최대 운동에너지는 쪼인 빛의 진동수와 플랑크 상수의 곱에서 일함수를 뺀 값과 같다고 가정했다.

즉 Ek〓eV이다.

2.광전effect theory

어떤 물질이 복사 에너지를 흡수했을 때 그 물질로부터 하전입자가 방출되는 현상.
광전effect는 보통 금속 표면에 빛을 쪼였을 때 금속 표면에서 전자가 튀어나오는 현상을 말한다. 특히 그 관계식은 방출된 전자의 에너지가 물질의 온도에 influence(영향)을 받는다는 사실을 說明(설명) 하지 못했다. 결과적으로 광전effect에 대한 아인슈타인의 방정식은 Εk〓hν-ω로 표현된다 여기서 Εk 전자의 최대 운동에너지이고, h는 플랑크 상수(나중에 플랑크 상수와 수치가 같다는 것이 밝혀짐), ν는 쪼인 빛의 진동수, ω는 일함수를 나타낸다(→ 전자 일함수).

방출된 전자의 운동에너지는 전기장 안에서 방출된 전자의 속도를 0으로 만드는 데 필요한 전위차(V로 표시됨)를 측정(measurement)함으로써 얻을 수 있는데, 이 에너지는 전위차와 전자가 가지는 전하량(항상 상수값이며 e로 표시됨)의 곱으로 나타난다. 모든 원자는 전자를 가지고 있어 충돌할 때 광자의 에너지에 의해 원자로부터 전자가 빠른 속도로 방출되며, 이 전자는 물질 내부의 원자 사이를 움직여 원자와 충돌할 때마다 자신의 운동에너지를 잃게 된다 또 전자가 물질의 표면에 도달하면, 전자는 표면 원자들의 인력을 극복하고 벗어나는 과정에서 더 많은 운동에너지를 잃는다. 1902년에는 광전effect로 발생하는 전자의 최대 운동에너지는 빛의 세기에는 무관하고 진동수에 의존한다는 사실이 입증되었다. 그는 자외선을 쪼임으로써 주어진 금속전극들 사이에서 방전현상이 일어날 수 있는 최저전압을 變化시킬 수 있다는 것을 observation했다. 또한 광전effect 현상을 說明(설명) 한 광량자설을 이해하고 플랑크
상수(Planck constant)를 측정(measurement)한다. 더 나아가서 금속에서 자유로워진 전자가 흘러 발생시키는 전류(빛에 의해 발생하므로 광전류라는 이름이 붙었음)는 일정한 파장의 빛을 쪼일 경우 빛의 세기에 비례한다는 것도 발견했다. 이렇게 손실된 운동에너지를 일함수(work function)라고 하며, 오메가(ω)로 표시한다. 19세기 말엽, 음극선(희박한 기체상태에서 전기방전에 의해 생성됨)은 전기적으로 각각 음의 전하를 갖고, 전자라고 하는 불연속적인 입자들로 이루어졌다는 것이 입증되었다. 넓은 의미로는 복사 에너지가 가시광선자외선X선감마선 영역이고 물질이 고체액체기체이며, 방출된 입자가 전자나 이온(대전된 원자 혹은 분자)인 경우도 포함된다

광전effect는 1887년 독일의 물리학자 하인리히 루돌프 헤르츠가 발견했다. 그후 1931년 영국의 수학자 랄프 하워드 파울러는 이 결점을 보완하여 새로운 관계식을 만들

[자연과학][일반물리실험] 광전efficacy 현상




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[자연과학][일반물리실험] 광전efficacy 현상
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실험결과/물리






다.

아인슈타인은 광전effect를 說明(설명) 하면서 광자는 물질을 투과할 수 있으며, 이 과정에서 원자와 충돌할 것이라고 가정했다.

광전effect로 방출되는 전자의 수는 쪼인 빛의 세기에 비례하고 빛의 진동수나 파장은 전자의 최대 운동에너지를 결정한다는 observation은 고전물리학으로 說明(설명) 할 수 없었던 빛과 물질 사이의 상호작용이 있음을 시사했다. 이러한 사실에 대한 說明(설명) 을 탐구하는 과정에서 1905년 알베르트 아인슈타인은 그동안 波動(파동)으로만 생각했던 빛이 에너지 양자…(省略) 라는 불연속적인 입자들(지금은 광자라고 부름)로 구성되어 있다는 기본theory 을 제시했다.

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