물리 · 현대물리 / 원리와 탐구
광전 효과 실험 해설
빛을 더 밝게 비추어도 전자가 나오지 않는 경우가 있습니다. 금속 종류·빛의 진동수·세기·저지 전압을 바꾸며 광전자 방출 조건을 찾는 실험입니다. 전자 한 개의 최대 운동에너지와 방출되는 전자의 수를 구분하면 빛의 입자적 성질을 설명할 수 있습니다.
어떤 원리인가요?
진동수는 최대 운동에너지를, 문턱 위의 세기는 전자 수를 바꿔요.
핵심 관계
Kmax = hf − W · f₀ = W/h · eVs = Kmax
이렇게 관찰해 보세요
- 광자 에너지가 일함수를 넘어야 전자가 방출돼요. 빛의 세기는 전자 수와 포화 전류를 바꾸고 최대 운동에너지는 바꾸지 않아요. 역전압이 저지 전압 이상이면 수집 전류가 0이에요.
- 기준 조건 버튼을 누르고 실행한 뒤 측정값을 각각 기록해요.
- 동일 진동수에서 세기만 바꾼 기록을 비교해요. 저지 전압의 수치는 에너지를 eV로 썼을 때 Kmax와 같아요.
결과를 읽는 기준
문턱 위에서 빛의 세기만 2배로 하면 최대 운동에너지는?
Kmax=hf−W이므로 세기가 아니라 진동수와 금속의 일함수가 최대 에너지를 정해요.
모형의 범위와 한계
일함수 기반의 이상 모형이에요. 방출 전자는 모두 Kmax를 갖는 것으로 단순화해 역전압이 Vs 이상일 때 전류를 0으로 표시해요. 실제 에너지 분포·표면 상태·수집 효율은 생략해요. 진동수별 Kmax는 가능한 최대값이며 세기 0에서는 방출이 없어요.