고전 물리학 예측 :
* 강도 : 고전 물리학은 빛의 강도를 높이면 방출 된 전자의 운동 에너지가 증가해야한다고 예측합니다. 이것은 빛이 파동이라고 가정하고, 더 강렬한 파는 전자에 더 많은 에너지를 전달해야하기 때문입니다.
* 주파수 : 고전 물리학은 빛의 주파수가 방출 된 전자의 운동 에너지에 영향을 미치지 않아야한다고 예측합니다.
실험 관찰 :
* 강도 : 실험적으로, 빛의 강도를 높이면 * 방출 된 전자의 수가 증가하지만 은 입니다. 운동 에너지를 증가시킵니다.
* 주파수 : 실험적으로, 방출 된 전자의 동역학 에너지는 를 수행한다 빛의 주파수에 따라 다릅니다. 광의 강도에 관계없이 전자가 방출되지 않는 임계 값 주파수가 있습니다.
문제 :
고전 물리학은이 관찰을 파도로 취급하기 때문에 이러한 관찰을 설명하지 못합니다. 광전 효과는 물질과 상호 작용할 때 빛이 입자 (광자)처럼 행동한다는 것을 보여줍니다.
아인슈타인의 설명 :
Albert Einstein은 광자 개념을 사용하여 광전 효과를 설명했습니다. 그는 다음을 제안했다 :
* 빛은 광자라고 불리는 개별 에너지 패킷으로 구성됩니다.
* 광자의 에너지는 빛의 주파수에 비례합니다 (e =hν, 여기서 h는 플랑크의 일정).
* 광자가 금속에 부딪 치면 에너지가 금속의 작업 기능보다 크거나 같은 경우 전자를 꺼낼 수 있습니다.
* 방출 된 전자의 운동 에너지는 광자의 에너지와 동일합니다 (ke =hν -φ).
아인슈타인의 설명은 실험 관찰을 성공적으로 설명합니다 :
* 강도 : 빛의 강도를 높이면 더 많은 광자가 금속에 부딪쳐 더 많은 전자 배출을 초래하지만 각 광자의 에너지는 동일하게 유지되므로 배출 된 전자의 운동 에너지는 변하지 않습니다.
* 주파수 : 빛의 주파수를 증가 시키면 각 광자의 에너지가 증가합니다. 광자의 에너지가 작업 기능보다 크면 전자는 더 높은 운동 에너지로 방출됩니다.
결론적으로, 빛의 파동 특성에 기초한 고전 물리학은 광전 효과를 설명 할 수 없다. 빛의 입자 특성 (광자)을 사용한 아인슈타인의 설명은 고전적 예측과 실험 관찰 사이의 불일치를 성공적으로 해결합니다.
