광전자photoelectron
광자photon
광자,photon
=??? ≠???
실험:
진공관,vacuum_tube 속 두
금속,metal 전극,electrode, 양쪽에
전압,voltage ....
저지전압
암튼 결론이, 광전자의
운동에너지,kinetic_energy 최대값,maximum_value이
빛,light의 세기와 무관하며 빛의
진동수,frequency에만 관련.
이것은 빛의
입자,particle성(즉
광자,photon)을 입증.
광자의 에너지는
일함수,work_function
광전자의 최대운동에너지
..... (즉 진동수에만 관련)
Hertz의 실험. Einstein이 해석(1921 노벨물리학상 업적).
단어
일함수 work function
기호 φ or W or W0
금속 표면에 양전하의 인력으로 잡혀 있는 (ie 퍼텐셜에너지 장벽에 갇혀 있는) 전자가 표면을 탈출하기 위해 필요한 최소한의 에너지
광전효과실험에서는 복사선으로부터 흡수해야 함
저지전압 stopping potential
광전류 photocurrent
문턱에너지 이상의
에너지,energy를 전달하면 튀어 나갈 줄 알았지만... 그렇지 않았고
문턱진동수(한계진동수, threshold frequency, f0 or ν0)보다 높은 진동수의 빛을 비춰주면 아무리 약한 빛이라도 금방 광전자가 튀어나갔다.
광자는
양자,quantum이므로 갖는 에너지가
빛의 세기가 커짐 → 더 많은 전자 방출
빛의 파장이 짧아짐 → 방출되는 전자의 운동에너지가 커짐
}
일함수(work function): 금속을 박차고 나가는 데 필요한 에너지, W
0
Q: 최소한의 에너지?
전자가 에너지 hf인
광자,photon를 흡수하여 금속 표면을 벗어나면 나머지 에너지는 hf-W
0가 된다. 이것이 가능한 최대운동에너지이다.
Kmax=hf-W0
진동수가
인 빛을 금속 표면에 비추면 광자 하나 당 에너지가
만큼 전자 하나에 전달되며, 광자의 에너지가 금속의 일함수 이상
이면 금속 표면에서 광전자가 방출. 남은 에너지는 광전자의 운동 에너지
가 되므로,
- 이면 광전자 방출 없음.
- 이 광전자가 방출될 수 있는 한계, 이 때의 진동수 가 한계진동수.
광전효과 그래프 (EBS 장인수 32강) ¶
빛이 가해준 에너지는, (E=hf)
금속판에서 일함수만큼 흡수하고, (W)
일함수보다 에너지가 크면 전자가 튀어 나오는데 이 때 남은 에너지는 튀어 나온 전자의 운동에너지가 된다. (운동에너지의 최대값=E
max 또는 최대운동에너지=최대E
k)
등식을 세우면
x축은 진동수
축이다.
y축은 운동에너지
축이다.
일차함수
꼴로 하면
그리하여 기울기가 플랑크 상수
이고 y절편이
이다.
x절편
는 '문턱진동수'이다. (과거 용어: 한계진동수)
기울기는 Δy/Δx이므로
따라서 일함수는
이렇게 문턱진동수와 비례한다. 이걸 저 위 식에 대입하면 다음 꼴도 가능하다.
(이후 x축이 파장 λ인 경우 설명. 이건 생략.)