광전자 방출은 빛이 빛날 때 전자가 금속 표면에서 배출되는 현상이며,이 현상은 광전 효과로 알려져 있습니다. 광전자는 신체에서 배출되는 전자입니다. 이와 관련하여, 금속 표면에서 배출 된 광전자의 운동 에너지뿐만 아니라 광전자의 방출은 금속 표면에 닿는 빛의 주파수에 의존한다는 점에 유의해야한다. 광 방출은 금속에 대한 빛의 작용의 결과로 금속 표면에서 광전자가 배출되는 과정을 말한다.
.발견
Heinrich Hertz는 1887 년에 Maxwell의 전자기적 빛 이론을 입증하기위한 실험을 수행하면서 이상한 현상을 발견했습니다. Hertz는 당시 Maxwell의 전자기 이론을 입증하기 위해 실험을 수행하고있었습니다. 전자기파의 존재는 스파크 갭 (전기 스파크가 생성 될 수 있도록 서로 작은 거리에 배치 된 2 개의 날카로운 전극)을 사용하여 검출되었다. 그는 그것을 어두운 상자에 넣어 더 밀접하게 검사하고 스파크의 길이가 줄어들 었다는 것을 발견했습니다. 유리 상자를 사용하면 스파크 길이가 증가했습니다. 그러나 석영 상자로 전환하면 스파크 길이가 더욱 증가했습니다. 광전 효과가 관찰 된 것은 이번이 처음입니다.
Wilhelm Hallwachs는 1 년 후 이러한 결과를 확인하여 배터리에 연결된 아연 플레이트에 빛이 비추는 자외선이 전류가 생성되었음을 보여줍니다 (전자 방출로 인해). J.J. Thompson은 1898 년에 생산 된 전류의 양이 사용 된 방사선의 강도와 주파수에 따라 다르다는 것을 발견했습니다.
레나드는 1902 년에 전자의 운동 에너지가 사용 된 방사선의 빈도에 직접 비례하여 증가한다는 것을 발견했다. Maxwell의 전자기 이론 (Hertz가 정확한 것으로 판명)은 운동 에너지가 빛의 강도에만 의존해야한다고 예측했기 때문에 (주파수가 아님) 이것은 설명 할 수 없습니다.
아인슈타인은 불과 몇 년 후 광전 효과에 대한 설명을 제공하여 문제를 폐쇄 할 것입니다.
실험을위한 설정
J.J.에서 사용한 실험 설정 톰슨은이 효과 (나중에 Lenard에 의해 개선 된)를 연구하는 것이 매우 중요합니다. 그것은 대피 된 유리 튜브의 반대쪽 끝에 놓인 2 개의 아연 플레이트 전극으로 구성됩니다 (진공이 유지됨). 작은 석영 창은 두 개의 전극으로 구성된 음극 역할을하는 전극 중 하나를 비 웁니다. 일반 유리가 자외선을 흡수하기 때문에 석영이 대신 사용됩니다. 가변 전압은 배터리와 전위차계를 통해 두 전극에 걸쳐 적용되며, 이는 조정할 수 있습니다. 전위와 빛의 강도가 변경 될 때 회로를 통해 흐르는 전류를 기록 할 수 있습니다.
녹음
광전 전류는 전극에 떨어지는 빛의 강도에 직접 비례하며, 전류는 광원의 강도에 비례하여 증가한다는 점에 주목했다. 또한, 전류는 전압 감소에 직접 비율이 감소합니다. 그러나 전류가 0을 달성하기 위해서는 전압을 정지 전위로 알려진 특정 V0으로 되돌려 야합니다. 이는 전자가 양극에 도달하지 못하는 정도까지 전압이 역전되어야 함을 의미합니다. 이것은 방출 된 전자가 달성 할 수있는 최대 운동 에너지입니다.
가능한 최고 운동 에너지
ke =ev0
(e는 전자에 의해 운반되는 전하를 나타냅니다.)
최대 운동 에너지는 관찰되는 빛의 주파수에 비례하여 비례합니다. 빛의 주파수 (v)가 증가하면, 정지 전위가 더 부정적이되어 전자의 운동 에너지가 그 결과로 증가 함을 의미합니다.
.반면에 모든 빛의 주파수는 광전류의 발달을 일으킬 수 없습니다. 특정 임계 값 (0) 이상의 주파수를 갖는 빛 만 광전 전류를 생성 할 수 있습니다. 이것은 사용 된 전극 재료에 따라 다릅니다. 또한, 전자의 최대 운동 에너지는 빛의 주파수가 방출되는 경우 선형으로 증가합니다. 실제로, x 축 아래로 이동하면 운동 에너지 축의 절편은 전자 방출에 필요한 최소 에너지의 양을 나타냅니다. 이것은 재료의 작업 기능이라고합니다.
관찰
- 주어진 금속의 경우 광전 효과가 발생하는 특정 최소 주파수가 있으며, 이는 임계 값 주파수라고합니다.
- 입사 광의 주파수가 증가하면 입사 광자의 수를 일정하게 유지하면서 방출 된 광전자의 최대 운동 에너지가 증가합니다.
- 임계 값 주파수 위의 광전자의 최대 운동 에너지는 입사광의 주파수에만 의존하며 임계 값 주파수 이상의 입사광의 강도에 의존하지 않습니다.
- 광전자가 배출되는 속도는 주어진 금속 및 입사광의 주파수에 대한 입사광의 강도에 직접 비례합니다. 입사광의 크기가 크기가 커짐에 따라 광전 전류의 크기가 증가합니다.
- 광자 발생률과 광전 효과 방출 사이의 시간 지연은 10-9 초 미만으로 매우 짧습니다.
결론
재료가 전자기 방사선을 흡수 할 때, 광전 효과로 알려진 현상이 발생하며, 여기서 전기 하전 입자가 물질에서 또는 내부에서 방출됩니다. 금속 플레이트에 빛이 비치면 효과는 일반적으로 플레이트로부터 전자의 방출로 설명된다. 이 현상은 조명의 본질, 특히 입자이든 파이어 지든 수수께끼의 질문으로 인해 현대 물리학의 발달에 근본적으로 중요했습니다. 이러한 의심은 마침내 그의 연구의 결과로 1905 년 Albert Einstein에 의해 해결되었습니다. 이 효과는 재료 과학에서 천체 물리학에 이르기까지 광범위한 분야에서의 연구에 계속 중요합니다.
