[자연과학] 현대물리 실험 - 광전효과(Photoelectric Effect) 실험

현대물리 실험 - 광전효과(Photoelectric Effect) 실험

실험1 : The Wave Model of light vs. the Quantum model

빛의 광자이론에 따르면 광자의 최대 운동에너지 는 입사하는 빛의 진동수에만 의존하고 빛의 세기에는 독립적이다. 따라서 높은 진동수의 빛은 더 큰 에너지를 가진다는 것이다.
반대로, 빛의 고전 파동 모형은 가 빛의 세기에 의존한다고 예견했다. 다시 말하면 더 밝은 빛이 더 큰 에너지를 가진다는 것이다. 이번 실험은 이 두 주장을 확인하는 실험이다. Part A는 수은 증기 광원의 두 스펙트럼 선을 선택하여 세기의 함수로써 광자의 최대 에너지를 실험하는 것이다. Part B는 다른 스펙트럼 선들을 선택하여 빛의 진동수의 함수로써 광자의 최대 에너지를 실험하는 것이다.
그림 . Experiment 1의 장비 세팅
그림 9와 같이 세팅하면 된다. 수은 증기 광원의 빛은 h/e장치의 흰색 반사 마스크에 오도록 한다. 그리고 Light shied를 돌려 장치 안의 photodiode mask가 드러나도록 한다. h/e장치를 회전시켜 photo- diode mask 의 창 중앙에 오도록 한다. 움직인 후 나사를 이용하여 고정한다. Lens/Grating 부품을 움…(생략)

① h/e 장치를 조절하여 단한개의 스펙트럼 색깔이 포토다이오드의 마스크에 오게 한다. 만약 녹색이나 노란색의 스펙트럼선을 선택 했다면 그에 상응하는 색의 필터를 h/e 장치의 흰색 반사 마스크에 배치한다.

② 빛이 100%라고 표기된 구간을 통과하도록 흰색 반사 마스크 앞에 variable transmission filter를 배치한다. 그리고 DVM 전압값을 읽어 아래의 표에 기록한다. 장치의 disch-arge 버튼을 눌러 쉬게 한다. 그리고 기록된 전압을 다시 측정할 때 대략 얼마의 시간이 흘렀는지 관측한다.

③ 다음 구간에 정확히 빛이 들어오도록 variable transmission filter를 움직인다. 새로운 DVM의 전압값을 읽고 재충전된 후 방전 버튼을 눌러 쉬는 대략의 시간을 기록한다.

④ 단계 3의 과정을 필터의 5구간을 모두 시험할 때 까지 반복한다.

⑤ 스펙트럼의 두 번째 색깔을 이용할 때도 위의 모든 과정을 반복한다.

12.4

33.4

① 실험자는 수은 빛 스펙트럼의 다섯 가지 색깔을 쉽게 볼 수 있다. 포토다이오드의 마스크 위에 노란색 띠 하나만을 오게 하기위해 h/e 장치를 조정한다. 노란색 필터를 h/e 장치의 흰색 반사 마스크에 배치한다.

② 아래 표에 DVM의 전압값을 기록한다.

③ 다른 스펙트럼의 색깔에 대해서도 위의 과정을 반복한다.