광전 효과: 두 판 사이의 차이
내용 삭제됨 내용 추가됨
Gaepakchinae (토론 | 기여) 편집 요약 없음 |
잔글 +분류:광화학; 예쁘게 바꿈 |
||
1번째 줄:
{{번역 확장 필요|en|photoelectric effect}}
[[파일:Photoelectric effect.svg|섬네일|
'''광전 효과'''(光電效果, {{llang|de|photoelektrischer Effekt}}, {{llang|en|photoelectric effect}})는 [[금속]] 등의 물질이 고유의 특정 [[파장]]보다 짧은 파장을 가진 (따라서 높은 [[에너지]]를 가진) [[전자기파]]를 흡수했을 때 [[전자]]를 내보내는 현상이다. 이 때 방출되는 전자를 광전자라 하는데, 보통 전자와 성질이 다르지는 않지만 빛에 의해 방출되는 전자이기 때문에 붙여진 이름이다.
12번째 줄:
== 광전 효과의 실험적 관측 ==
광전 효과는 빛이 쪼여진 금속 표면에서 전자의 방출 관측 실험을 설명할 수 있어야 한다. 어떤 금속에서 광전자를 방출시킬 수 있는 특정 최소 진동수가 있다. 이 진동수를 '''문턱 진동수'''(한계 진동수, threshold frequency)라고 한다. 입사되는 광자의 수를 고정시키고 입사광선의 진동수를 늘린다면(이 때 빛의 에너지는 증가할 수 있다) 방출된 광전자의 최대 운동 에너지를 크게 할 수 있다. 따라서 정지 전압(stopping voltage)이 커진다.
== 수학적 기술 ==
=== 일함수 ===
금속 표면에서 전자를 떼어내기 위해 필요한 최소한의 에너지를 일함수라고 한다.
일함수는 <math>\varphi</math>,
<math>\varphi = h\,f_0</math>,
로 나타내어진다. 여기에서 <math>f_0</math>는 각 금속마다의 한계 진동수이다.
27번째 줄:
따라서 방출된 전자의 최대 운동 에너지는
<math>K_{\mathrm{max}} = h \left(f - f_0\right)</math>.
이며, 운동 에너지는 양수여야 하므로 광전 효과가 발생하기 위해서는
[[플랑크]]의 [[양자화]] 개념과 에너지 보존 법칙을 이용하면 광전효과에서의 광전자 방출에 대한 [[아인슈타인]]의 식을 구할 수가 있다.
입사한 [[광자]]의 [[에너지]]가 <math>h\nu</math>일 때, [[금속]]에서 전자를 떼어내고 남은 에너지는 전자의 운동에너지가 된다. 즉, [[에너지 보존 법칙]]에 따라 다음 등식이 성립한다.
56번째 줄:
:고전 물리학에서는 빛의 세기가 증가함에 따라 에너지가 더 빠른 비율로 금속판에 전달되고 전자들은 좀 더 큰 운동 에너지로 방출되어야만 한다고 예측하였으며, 빛의 진동수와 운동에너지 사이에는 아무 관계가 없어야 한다고 예측하였다. 하지만 광전효과로 인해 튀어나오는 광전자의 최대 운동 에너지는 빛의 세기에는 무관하며 정지 전위에 비례한다. 또한 방출되는 광전자의 최대 운동 에너지는 빛의 진동수가 증가함에 따라 증가한다.
* 빛의 진동수에 따른 광전자 운동 에너지
:고전 물리학에서는 빛의 진동수와는 무관하게 금속판에는 에너지가 전달되므로 빛의 세기만 충분히 세다면 진동수와 상관 없이 금속판에서는 전자가 방출되어야 한다. 하지만 실제 실험에서는 입사하는 빛의 진동수가 차단 진동수 이하일 경우 광전자가 방출되지 않았으며, 빛의 진동수가 차단 진동수 이상이라면 빛의 세기와 무관하게 광전자가 방출되었다.
83번째 줄:
[[분류:초기 양자역학]]
[[분류:알베르트 아인슈타인]]
[[분류:광화학]]
| |||