현대 물리 9강 : 광전효과 문제 풀이(추가. 평가원+교육청)

지난 강의까지 광전효과의 이론과 실험을 모두 공부했다.

 

이번 시간에는 광전효과 개념을 명확히 다지기 위해 문제 몇가지를 같이 풀어보자.

 

아래 문제는 광전효과의 기본 개념을 물어보는 문제이다.

 

문제1) 금속 표면에 파장이 400nm인 빛을 비출 때 방출되는 광전자의 최대 운동 에너지가 1.6eV 이었다.

(단, h(플랑크상수) = 6.626 * 10^-34 Js, c(빛의 속력) = 3 * 10^8 m/s, 전자의 전하량 = 1.6 * 10^-19 C 이다)

 

 - (1) 이 금속의 일함수는 몇 eV 인가?

 - (2) 이 금속 표면에서 4.6eV의 최대 운동 에너지를 가진 광전자를 방출하려면 어떤 파장의 빛을 비춰 주어야 하는가?

 

(1)은 다음과 같이 풀 수 있다.

그렇다. 단순한 계산 문제이다.

 

 (2) 또한 (1)과 같은 식으로 답을 도출해 낼 수 있다. 계산과정은 생략하고 답만 알려주겠다.

 

 답 : 약 203nm

 

이제 나머지 문제들은 평과원(수능)+교육청 문제들을 살펴보려고 한다.

 

수능을 보는지의 여부와 상관없이 문제 자체가 개념 확립에 도움이 되는 좋은 문제가 많으므로 같이 살펴보자.

 

2016년 수능 12번 문항이다.

[2016년 11월 수능 12번 문항]

광전효과 실험을 잘 이해하고 있는지를 물어보는 문제이다.

 

ㄱ. 진공에서 파장은 A와 B가 같다.

 

 그래프를 보면 A와 B의 차이점은 '정지전압'임을 알 수 있다. 

 

그렇다면 A와 B의 빛의 '운도 에너지'가 다른 것이고 따라서 파장은 다를 수 밖에 없다.

 

ㄱ. (거짓) 

 

 

ㄴ. 광전자의 최대 운동 에너지는 A를 비추었을 때가 C를 비추었을 때보다 크다.

 

마찬가지로 최대 운동 에너지는 hf - W 인데 A의 hf값(빛 자체의 운동 에너지)가 C보다 크다.

 

따라서 최대운동에너지는 A가 C보다 크다.

 

ㄴ. (참)

 

 

ㄷ. 단위 시간당 방출되는 광전자의 수는 B를 비추었을 때가 C를 비추었을때가 C를 비추었을 때보다 많다

 

단위 시간당 방출되는 광전자의 수는 전류의 세기를 의미하므로 B가 C보다 크다.

 

ㄷ. (참)

 

아래 문제들은 답만 알려주고 넘어가도록 하겠다. 

 

자세한 풀이는 답지를 찾아보자. ㅎ (답은 맨 아래에 있다)

 

문제1) 2017년 수능 12번 

[2017년 수능 12번]

문제2) 2019년 9월 평가원 12번

2019년 9월 평가원 12번

문제3) 2016년 9월 평가원 10번

2016년 9월 평가원 10번

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답

문제1) 3번

문제2) 2번

문제3) 4번