| English | 의미 |
|---|---|
| photoelectric effect/ˌfəʊtəʊɪˈlektrɪk ɪˈfekt/ | 광전 효과 |
파란색 빛은 전자를 방출시킨다 — 빨간색 빛은 밝기에 상관없이 절대那样这样做 does not do so
- 빛을 금속에 비추면 전자가 날아갈 수 있다. 하지만 조건이 하나 있다.
- 청색 빛은 전자를 즉시 방출시키지만, 적색 빛은 아무런 작용을 하지 않는다 — 극도로 밝은 적색 빛조차도.
- 그 현상을 파동론으로는 설명할 수 없다. 오직 광자만이 이를 설명할 수 있다.
- 이것이 바로 광전 효과로, 빛이 입자로 이루어져 있음을 증명한 아인슈타인의 증거이다.
하나의 광자, 하나의 전자
- 빛은 에너지의 단위를 광자로 전달하며, 각 광자는 $E = hf$의 에너지를携带한다.
- 금속에서逃脱하기 위해 전자는 한 번의 충돌에 충분히 높은 에너지를 가진 단일 광자가 필요하다.
- 임계 주파수보다 낮은 광자는 에너지가 부족하여 전자를 방출시키지 못한다.
- 임계 주파수를 넘으면, 각 광자는 정확히 하나의 전자를 방출시킨다.
광전 효과는 빛이 다음과 같이 행동한다는 증거입니다:
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임계 주파수는 빛이 광자 형태로 존재해야만 설명 가능합니다.
임계 주파수 미만의 밝기 증가가 도움이 되지 않는 이유
- 주파수가 너무 낮으면, 매우 밝은 빛이라도 전자를 하나도 방출시킬 수 없다.
- 에너지가 너무 적은 광자가 더 많아져도 전자를 방출시키지 못한다. brightness(밝기)는 양(quantity)을 늘리지만, 질(quality)은 높이지 못한다.
- 임계 주파수 이상에서는 더 밝은 빛이 더 많은 전자(더 많은 광자)를 방출하지만, 더 빠른 속도의 전자는 아니다.
- 전자의 운동 에너지를 늘리는 것은 오직 주파수를 높이는 것뿐이다.
임계 주파수 이하에서 빛의 밝기를 늘리면:
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임계 이하에서는 각 광자가 너무 약하여 밝기로는 전자를 방출시킬 수 없습니다.
閤値 이상에서 빛의 세기가 강해지면:
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광자 수가 많아지면 방출되는 전자 수도 늘지만, 속도는 세기가 아닌 주파수에 의해 결정됩니다.
에너지 균형
- 일부 광자 에너지는 전자를 방출시키는 데 소모되며(이를 **일함(stripe work function)**이라 함), 나머지 에너지는 전자의 운동 에너지가 된다.
- 기호로 표현하면: $hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$.
- 따라서 임계 주파수 이상에서는 주파수가 높아질수록 방출되는 전자의 속도도 빨라진다.
- 이 정확한 에너지 분배 계산이 아인슈타인에게 노벨상을 수여하게 된 이유이다.
광전 효과
방출된 전자의 최대 운동에너지는 임계 주파수 이상에서 빛의 주파수에 비례하여 증가합니다.
閾値 이상에서는 주파수가 높은 빛이 더 큰 운동 에너지를 가진 전자를 방출합니다.
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$hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$: 광자의 에너지가 클수록 남은 운동 에너지도 커집니다.
금속에서 전자를 방출하기 위해 필요한 최소 에너지를 ____라고 합니다.
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일함수 $\phi$는 전자를 방출하는 데 필요한 에너지이며, 나머지 에너지는 운동 에너지가 됩니다.
_photoelectric effect(光电效应)에 대한 모든 참인 진술을 선택하십시오.
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임계 주파수, 입자적 성질, 그리고 주파수에 의한 속도 설정이 모두 맞습니다. 밝은 빨간 빛은 임계 주파수 이하이므로 아무것도 방출하지 않습니다.
임계 주파수 미만의 빛은 아무리 밝게 비추어도 아무런 전자를 방출시키지 못한다. 밝기(광자의 수)는 주파수(광자당 에너지)를 대체할 수 없다. 파동론에 따르면 밝은 빛은 항상 효과를 내야 하는데, 그것이 불가능하다는 사실은 빛이 입자임을 증명한다.
약한 자외선(UV) 빛은 금속에서 전자를 방출시키지만, 강렬한 적색 빛은 그러하지 않다. 왜인가?
- UV 광자는 임계 주파수 이상(각 광자당 충분한 에너지)이므로 전자를 방출시킨다.
- 적색 광자는 그보다 낮아 각 광자당 에너지가 부족하며, 더 많은 광자를 추가(밝기 증가)해도 도움이 되지 않는다.
광전 효과: 빛은 임계 주파수 이상에서만 전자를 방출하는데, 이는 에너지가 광자($E = hf$) 단위로 도착하여 전자를 하나씩 방출시켜야 하기 때문이다. 임계 주파수 미만에서는 밝기가 도움이 되지 않으며, 초과 시에는 높은 주파수가 더 빠른 전자를 생성한다($hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$). 이는 빛이 입자임을 증명한다.