광전효과를 이용한 플랑크상수 측정 (예비)
- 최초 등록일
- 2019.10.12
- 최종 저작일
- 2016.04
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목차
1.실험목적
2.이론 및 원리
3.실험 장비 및 과정
본문내용
실험목적
: 플랑크상수를 광전효과를 이용하여 측정한다.
이론 및 원리
이 실험은 광전효과에 대해 먼저 알고 있어야 실험을 진행할 수 있기 때문에 광전효과에 대해 알아보자. 광전효과란 금속과 같은 물질에 특정한 진동수 이상의 빛을 쬐였을 때 전자가 그 물질의 표면에서 튀어나오는 현상이다. 이러한 광전효과는 헤르츠라는 과학자에 의해 밝혀졌는데 이러한 광전효과가 밝혀지기 전에는 빛은 파동이라는 설이 지배하고 있었다. 그런데 과학자들이 빛에 대해 계속해서 연구하다보니 빛에 대한 고전 물리 이론과는 부합하지 않는 현상들을 발견하기 시작하였다. 그것의 대표적인 예 가 바로 ‘흑체 복사’인데, 여기서 흑체 복사에 대해 잠깐 말하자면 흑체(모든 복사 광선을 흡수하는 이상적인 물체)복사란 흑체가 모든 영역의 빛을 방출한다는 것이다. 이를 설명하기 위해서는 새로운 모델이 필요하게 되었고 결국 플랑크라는 과학자가 새로운 모델을 제시하게 된다. 그 새로운 모델은 복사가 많은 수의 동일한 진동자의 운동결과 라는 것이다. 여기서 진동자는 아주 작은 진동하는 물체를 뜻한다. 즉, 빛이 파동이라는 설과는 약간의 상충이 발생하게 된 것이다. 이제 다시 광전효과로 돌아가서 광전효과와 고전 물리 이론을 비교해 보자. 그 비교의 첫 번째는 정지전위라고 불리는 퍼텐셜는 빛의 진동수에 따라 다르다는 것이다. 위의 그림에서 보면 광원의 세기를 두 배로 증가시켜도 정지전위 은 변하지 않는 다는 것을 볼 수 있다. 이는 전자의 운동에너지가 변하지 않는다는 것을 의미한다. 즉 빛의 세기는 방출되는 광전자의 양에 관여한다는 것이다. 하지만 고전 물리학에 의하면 진동수에 상관없이 빛은 빛의 세기를 강하게 하여 전자의 운동에너지를 증가시킬 수 있어야 하는데 이는 위 내용과 상충하게 된다.
참고 자료
일반 물리학 실험 교재
최신대학물리학 (Raymond A. Serway, John W. Jewett 저, 북스힐)
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http://www.google.co.kr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=16&ved=0CDcQFjAFOAo&url=http%3A%2F%2Fapcenter.kaist.ac.kr%2FattachDown.do%3Fseq%3D16&ei=k7AsVYe8LMjl8AXzoIDwCQ&usg=AFQjCNFBkhEZHz-jxnMnTuY9_03bo3gpGw&bvm=bv.90790515,d.dGc&cad=rjt