밤샘물리

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

저번 시간에는 레일리 - 진스의 법칙에 대해 알아보았다. 잠시 정리하자면 레일리 - 진스의 법칙의 경우 파장이 긴 영역에서는 실험 결과 그래프와 비슷한 양상을 띄었으나 파장이 짧은 영역에서는 무한대로 발산하여 실험결과와 차이를 보였다. 따라서 이를 해결하기 위한 인물이 플랑크였는데 플랑크는 흑체 공동에서의 복사가 공동의 벽 내부 원자의 진동에 의한 것으로 여기고 다음 두 가지 가정을 했다. 1. 진동자의 에너지는 양자화 되어 있다. 2. 진동자는 한 양자 상태에서 다른 양자 상태로 전이 할 때 에너지를 흡수하거나 방출한다. 또한 플랑크는 에너지 상태에 대해 점유율을 주었다. 즉 에너지가 E인 어떤 상태가 점유될 확률은 에 비례한다. 이를 이용하여 얻은 플랑크 식은 아래와 같다. 여기서 h는 플랑크 상수로..

저번 시간에는 온도와 파장(최대복사에너지 세기를 가지는)의 곱이 일정하다는 빈의 변위 법칙에 대해 배웠다. 이번에는 레일리 진스의 법칙에 대해 알아보자. 다시 한번 이 그래프를 보자. 이 그래프는 과거에 '실험적'으로 그려낸 그래프이다. 즉 '이론적'(수식적)으로 나오기에는 시간이 걸렸다. 이를 수식적으로 표현하기 위해 노력한 사람 중 한명이 레일리-진스라는 사람이다. 레일리 진스는 흑체의 공동의 벽 내에서 가속된 전하들에 의해 생긴 전자기장의 여러 가지 진동 모드에 의해 거의 모든 파장의 전자기파가 방출될 수 있다는 것으로 정상파 모드의 각 파장에 해당하는 평균 에너지는 등분배 정리에 의해 에 비례한다고 가정하였다. (사실 이 과정이 이해가 안된다면 무시하고 결과 수식만 알아도 좋다) 그렇게 해서 나온..