1.광전 효과와 광전 효과 실험
Ⅰ광전 효과의 개념
(1) 광전 효과
금속에 빛을 비출 때 전자가 튀어나오는 현상
(2) 광전자
광전 효과로 금속 표면에 튀어나오는 전자
Ⅱ 광전 효과의 실험적 사실
(1) 한계 진동수 이하의 진동수를 갖는 빛은 아무리 강하게 오랫동안 비추어도 광전자는 방출되지 않는다.
(2) 빛은 파동이 아니라 입자의 성질을 가지고 있다.
2. 광전 효과 에너지 관계
Ⅰ 광전 효과 관련 개념
(1) 한계진동수(\(f_0\))
전자가 방출되기 위한 빛의 진동수를 한계 진동수 또는 문턱 진동수라고 함.
(2) 일함수(\(W = hf_0\))
금속 표면의를 외부로 떼어내는 데 필요한 에너지
(3) 광전 효과 해석
① 한계 진동수 (\(f_0\))보다 진동수가 큰 빛을 쪼일 떼에만 광전자가 방출됨.
② 광전자의 최대 운동 에너지는 오로지 빛의 진동수에만 관계한다.
· 형광등을 오랫동안 비추어도 아연판 표면에서 전자가 튀어나오지 않으므로 금속박은 변함이 없다.
· 자외선등을 비추면 아연판에서 전자가 방출되므로 (-)전하 대전어 있던 금속박이 오므라든다.
③ 빛의 세기가 증가하면 광전류도 증가함.
Ⅱ 광양자 에너지와 광전자의 최대 운동 에너지
(1) 광양자설 빛은 연속적인 파동의 흐름이 아니라 광양자라는 불연속적인 에너지 입자의 흐름이다.
(2) 광양자 1개의 에너지 : \(E = hf = \frac{hc}{\lambda}\)
(3) 광양자의 최대 운동 에너지 : \(E_k = \frac{1}{2}mv^2 = hf - W = hf - hf_0\)
광전 효과 그래프
Ⅰ 광전 효과의 에너지 관계
\(hf = W + E_k\)
Ⅱ 광전 효과 그래프 분석
(1) 최대 운동 에너지와 진동수 관계
\(E_k = hf - W\)
(2) 최대 운동 에너지와 진동수 그래프
① 기울기 : 플랑크 상수 \(h\)
· 금속의 종류와 상관 없이 기울기는 일정
② 한계 진동수 : 광전자를 튀어나오게 하는 최소한의 진동수
③ 금속의 일함수 = 플랑크 상수 × 한계 진동수
· 기울기가 일정하므로 일함수의 크기가 클수록 진동수가 커진다.
\((f_1<f_2)\)