광전효과 - 광전효과의 정의, 발견과정, 분류, 양자 가설, 광량자설, 효과에 대한 해석 및 실험

소개글

광전효과 - 광전효과의 정의, 발견과정, 분류, 양자 가설, 광량자설, 효과에 대한 해석 및 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 광전효과의 정의

2. 광전효과의 발견과정

3. 광전효과의 분류

4. 플랑크의 양자 가설

5. 광량자설

6. 광전 효과에 대한 해석

7 .광전효과실험

본문내용

으며, 셀 수 있는 입자라고 생각해야 한다. 그러나 이 입자는 뉴튼 이론을 따르는 질점 같은 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.
<그림 1> 광전자의 발생원리 및 저지전압 측정회로 저지전압에 의해 전자의 음극 도달 여부가 결정된다.
광전효과의 대표적인 실험장치는 <그림 1>과 같다. 만약 적당한 크기의 진동수를 가진 단색광을 금속면(양극:anode)에 비추면 금속면으로 부터 전자가 방출되어 음극(cathod)에 도달하며, 이것이 전류계에서 전류(광전류)로 측정된다. 이때 음극과 양극 사이에 역전압을 걸어 방출된 전자의 운동을 방해한다면 역전압보다 큰 운동에너지를 가진 전자는 음극에 도달할 것이고, 역전압을 점점 증가시키면 음극에 도달할 수 있는 전자는 점점 줄어들어 마침내 전류는 흐르지 않을 것이다. 이 전압을 저지전압(V)이라고 한다. 저지전압에 전자 전하(e)를 곱한 것이 가장 빨리 방출된 전자의 운동에너지()와 같다.
이와 같은 현상을 요약하여 표현하면 아래와 같이 쓸 수 있다.
< 식 1 >
여기서 hν는 광자의 에너지, W를 일함수(전자를 금속표면이 가지고 있는 인력을 박차고 나오게 하는데 소용되는 기본 에너지)라고 하며 는 광전자의 최대운동에너지로 바로 eV이다.
따라서 이다. < 식 2 >
Kmax는 음의 값을 가질 수 없으므로 금속의 일함수 W보다 작은 진동수의 광자는 광전자를 방출하지 못하는데 경계에 해당하는 진동수를 문턱진동수( =W/h)라 한다. 식 (2)를 다시 정리하면 아래의 식과 같다.
< 식 3 >

키워드

광전효과,   광량자설,   플랑크,   양자설,   파장