물리 실험 레포트 광전효과 플랑크 상수 측정

물리 실험 레포트 광전효과 플랑크 상수 측정

[물리 실험 레포트] 광전효과 플랑크 상수 측정.hwp

본문 Planck 상수 측정 1. 실험 목표 1) 광전 효과를 입증한다. 2) 빛의 진동수의 정의로 전자의 운동에너지를 측정한다. 3) Plancks 상수 h를 구한다. 4) 전자의 운동에너지가 빛의 강도에 별개의 것이라는 것을 보인다. 2. 실험 원리 1)광전효과란? - 빛에 의하여 금속 내부의 전자들이 방출되는 현상을 광전 효과라 하며, 이 때 방출되는 전자를 광진자라 한다. - 1900년 플랑크는 복사에너지가 띄엄띄엄 떨어진 에너지 값을 갖는 덩어리, 즉 광(양)자의 형식으로만 존재할 수 있다고 발표했다. 그로부터 5년 후인 1905년 아인슈타인이 상대성 이론에 대한 그의 첫 논문을 발표한 해에 광전이론, 즉 금속표면에 파장이 짧은 빛을 조사하면 그 금속면으로부터 전자(광전자)가 튀어나오는 현상을 설명하기 위해서는 공간을 자유롭게 날아다니는 광자의 존재가 필요하다는 이론을 발표했다. 광전효과를 이해하기 위해서는 빛의 본성이 파동이라는 종래의 고정된 사고에서 벗어나 빛도 전자와 마찬가지로 일정한 에너지를 가지고 있으며, 셀 수 있는 입자라고 생각해야 한다. 그러나 이 입자는 뉴턴 이론을 따르는 질점 같은 입자가 아니라 진동수에 비례하는 에너지 입자, 즉 광자라는 것이다. 따라서 금속내부에 존재하는 전자를 방출시키기 위해서는 필요하며 이 에너지원이 빛이다. 그러나 빛의 진동수가 낮으면(에너지가 낮으면) 전자를 방출시킬 수 없으며, 빛의 세기(빛의 입자수)에 관계없이 전자가 방출되지 않는 것은 전자가 1개의 광자(빛 입자)밖에 흡수되지 않기 때문이다. 따라서 진동수가 큰 빛의 입자는 금속내의 전자를 여기시키는데 사용되고 나머지는 전자(광전자)의 운동에너지로 나타난다. ① 광양자설 : 빛의 파동적 성질로서는 광전효과를 설명할 수 없었기에 아인슈타인은 1905년 플랑크의 양자 가설을 빛에 적용하여 빛(광자, 광양자)도 입자적 성질을 가짐을 제안하였다. 이때, 진동수 f인 하나의 광자가 갖는 에너지는 E=hf 이다. 이것은 빛이 전달하는 에너지가 연속적인 것이 아니라 광자들이 갖는 에너지의 정수배로 이루어진 불연속적인 것임을 나타낸다. 그리고 진동수가 f인 빛을 금속표면에 쬐여주면 hf의 에너지를 가진 광자가 금속내의 전자와 충돌하여 그 에너지를 모두 전자에게 준다. 이 광전자의 최대 운동에너지 E =hf - W 가 된다. 이때 W를 금속의 일함수라고 한다. hf=W인 경우는 광전자가 금속 표면으로부터 방출될 수 있는 한계이며, 이 때의 진동수를 한계 진동수(v)라고 한다. 한계 진동수보다 작은 빛에서는 광전자가 방출되지 않는다. ② 광전효과의 특징 ㄱ. 진동수와 광전자 방출 : 금속 표면에 쪼여주는 빛의 진동수가 어떤 특정한 값보다 작으면 아무리 강한 빛을 쪼여도 광전자가 방출되지 않는다. ㄴ. 진동수와 최대 운동 에너지의 관계 : 광전자의 운동에너지는 빛의 세기와는 관계가 없고 빛의 진동수에 비례한다. ㄷ. 빛의 세기와 광전자 방출 : 빛의 세기가 약하더라도 진동수가 한계진동수보다 큰 빛을 쪼이면 광전자가 즉시 방출되며, 단위 시간에 방출되는 광전자의 수는 빛의 세기에 비례한다. 진동수가 일정할 때 빛의 세기가 일정할 때 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 에너지, 진동수, 광전자, 금속, 운동에너지, 운동