현대물��실험 광전효�� 실험 리포트

1. 실험 목적
광전효��를 관찰하고 실험 데이터로부터 Planck 상수를 측정한다.

2. 실험 원리
(1) 금속에 진동수가 충분히 높은 빛을 비추면 금속에서 전자가 방출되는데, 이것을 광전효��(photoelectric effect)라 한다. 광전효��의 성질 중에서 아무리 밝은 빛이라도 진동수가 낮으면 오랜 시간 기다려도 전자가 방출되지 않고, 아무리 어두운 빛이라도 진동수가 충분히 높으면 전자가 시간 지연(time delay) 없이 방출되는 현상은 빛이 파동이라는 관점에서는 설명할 수 없었다.
Planck의 양자가설을 보면 빛은 의 에너지를 갖는 입자의 흐름으로 볼 수 있다. 이를 바탕으로 Einstein은 빛이 다음과 같은 에너지 왿� 운동량 를 가진 입자의 흐름으로 취급하여 광전효��의 성질을 설명하는데 성공하였다.

이것을 Einstein의 광량자설이라 하며, 빛을 입자로서 다룰 때 그 입자를 광량자(light quantum), 간단히 광자(photon)라 한다. Planck의 양자가설에서 빛의 에너지 의 정수 은 광자의 개수라고 할 수 있다.
상대성이론에 따르면 정지질량이 이고 운동량이 인 입자의 에너지 는 다음과 같다.

정지해 있는 입자의 경우에는 이므로 이 된다. 정지질량이 없는 광자의 경우에는 이므로 가 된다. 이 결과가 앞에서 광자의 에너지왿� 운동량 공식에서 사용되었다.

(2) 금속으로부터 전자를 떼어내는데 필요한 에너지를 일함수(work function)라 한다. 진동수가 인 빛을 금속에 비추면 에너지가 인 광자가 금속에 들어있는 전자에 충돌하는 것인데, 광자의 에너지 가 일함수 보다 작으면 아무리 밝은 빛이라도 전자가 방출되지 않지만, 광자의 에너지 가 일함수 이상이 되면 아무리 어두운 빛이라도 전자가 방출된다. 이때 방출되는 전자를 특히 광전자(photoelectron)라 하는데, 광전자의 최대운동에뾩짿� 는 다음과 같이 광자의 에너지에서 일함수를 뺀 만큼에 해당된다.