밤샘물리/현대 물리

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..

앞선 강의에서 광전효과의 이론을 공부했다. 이번 강의에서는 광전효과를 직접 검증하는 실험에 대해 알아보자. 먼저 실험을 위한 회로 구성은 다음과 같다. 위 회로에서 전지는 도선을 기준으로 위 아래 각각 5V라고 생각하자. 또한 금속의 일함수는 3eV이고 비춰준 빛은 7eV라고 하자. 마지막으로 접지를 해주었다. (음극이 항상 0V가 되도록) 즉 아래와 같이 생각하자. 이때 음극이라는 것은 (-) 의미의 음이라기 보다는 그냥 금속이 달린 기준점을 음극이라 생각하는 것이 편하다. 또한 양극이라는 것은 음극의 금속에서 전자가 빠져나와 들어가는 곳이다. a - b 저항을 이용하여 음극과 양극 양단의 전위차 (전압 차)를 조절할 수 있다. 다음과 같이 말이다. 이렇게 전위차를 조절하는 것이 이 실험의 핵심이다. ..

앞서 광전자의 최대 운동에너지를 공부했다. 그럼 가로 축은 파장으로 하고 세로축을 에너지로 하는 그래프를 그리면 아래와 같을 것이다. 위 그래프에서 직선의 함수식은 다음과 같을 것이다. 여기서 우리가 의미를 부여할 수 있는 점들이 몇 가지 있는데 하나하나 살펴보자. 1. y 절편 위 직선식에 0을 대입하면 -W로서 그래프의 y 절편의 절댓값은 일함수와 같다는 것을 알 수 있다. 2. x 절편 x 절편에 해당하는 진동수는 해당 금속에서 전자를 빠져나오게 하기 위한 최소 운동에너지를 가진 빛의 진동수로서 '한계 진동수'(혹은 문턱 진동수)라고 한다. 3. 함숫값 당연하게도 함숫값은 빠져나온 전자의 최대 운동에너지를 의미한다. 오늘은 간단하게 그래프를 알아보았다. 다음 시간에는 이러한 광전효과를 검증하는 실험..

지난 시간까지 흑체복사에 대해 공부했다. 이번 강의 부터는 광전 효과에 대해 알아보자. 먼저 일함수라는 것을 아는 것이 중요한데, 일함수란 금속이 가지는 고유한 에너지로서 특정 에너지를 금속에 가했을때 금속에서 전자가 빠져 나오기 위한 최소 에너지이다. 예를 들어 어떤 금속의 일함수가 4eV(전자 볼트)라 가정해보자. 이때 이 금속에 3eV만큼의 에너지를 가진 빛을 비추어 준다면 전자는 튀어 나올 수 없다. 왜냐하면 비추어준 빛의 에너지가 일함수보다 커야! 하기 때문이다. 따라서 1시간을 비추든, 100년을 비추든 3eV 에너지를 가진 빛에 의해서는 전자가 빠져 나올수 없다. 그러나 5eV만큼의 에너지를 가진 빛을 비추어 준다면 전자는 튀어 나오게 된다. 이렇게 전자가 빠져 나올지 안나올지를 결정하는 (..

우리는 다음과 같이 크게 4가지 수식을 배웠다. (1) 슈테판 법칙 -> 단위 시간당 복사 에너지는 온도의 4제곱에 비례한다 (2) 빈의 변위 법칙 -> 표면 온도와 파장(최대 복사 에너지의 파장)의 곱은 일정하다. (3) 레일리-진스의 법칙 -> 파장이 긴 영역에서는 실험결과와 어느정도 일치한다. (그러나 실패한 식) (4) 플랑크 복사 이론 -> 레일리 진스의 법칙과 달리 파장의 전 영역에서 실험결과와 일치한다. * 추후에 문제파일도 업로드할 예정이다