학습목표
- 광전 효과를 설명한다.
당신은 공상 과학의 팬입니까?
오래된 공상 과학 소설(1950 년대)에서 우주 여행 테마 중 하나는 추진을위한 태양 돛의 사용이었습니다. 아이디어는 광자에서 압력을 태양에 밀어 것 돛을(바람처럼 항해)이동 공간이다. 번 공상 과학 소설은 이제 현실로 태양 돛이 지속적으로 발전하고 개발되고 있는 현대적인 공간 여행.
광전 효과 및 입자 자연의 빛
1905 년(1879-1955)제의 빛으로 설명 될 콴타의 에너지로 동작하는 입자입니다. 광자는 질량이 0 이고 에너지의 양자를 운반하는 전자기 방사선의 입자입니다. 빛의 광자의 에너지는 E=hv 방정식에 따라 양자화됩니다. 몇 년 동안 가벼운 설명되어 있었습만을 사용하여 파 개념,그리고 과학자들은 훈련에 고전적인 물리학이 발견 wave-particle duality 의 빛이 어려운 아이디어에 동의합니다. 아인슈타인이 빛의 입자 성질을 사용하여 설명 한 핵심 실험을 광전 효과라고 불렀습니다.
광전 효과는 빛이 금속 표면에 빛나고 그 금속에서 전자의 배출을 일으킬 때 발생하는 현상입니다. 빛의 특정 주파수 만이 전자의 배출을 일으킬 수 있다는 것이 관찰되었다. 는 경우의 주파수를 사건 빛이 너무 낮(붉은 빛,예를 들어),그때 전자 했 배출되는 경우에도 빛의 강도 매우 높았거나 빛나는 표면에는 오랜 시간입니다. 는 경우의 주파수 빛 높았다(녹색 빛,예를 들어),그때 전자가 될 수 있었다에서 배출되는 금속 표면은 경우에도 빛의 강도가 매우 낮거나 그 빛나는 단지 짧은 시간입니다. 전자 방출을 일으키는 데 필요한이 최소 주파수를 임계 주파수라고합니다.
고전 물리학은 광전 효과를 설명 할 수 없었습니다. 면적인 물리학에 적용하는 이 상황,전자에서는 금속 결국 충분한 에너지를 수집하는 것에서 배출되는 표면은 경우에도 들어오는 빛의 낮은 주파수이다. 아인슈타인은 빛의 입자 이론을 사용하여 아래 그림과 같이 광전 효과를 설명했습니다.
그림 1. 저주파 빛(적색)은 금속 표면에서 전자의 배출을 일으킬 수 없습니다. 임계 주파수(녹색)에서 또는 그 이상으로 전자가 배출됩니다. 더 높은 주파수의 들어오는 빛(파란색)은 동일한 수의 전자를 방출하지만 더 빠른 속도로 방출합니다.
그림 2. 광전 전지는 빛 에너지를이 계산기에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환합니다.
E=hv 방정식을 고려하십시오. 전자는 금속의 전자가 배출되기 위해 필요한 최소 에너지입니다. 들어오는 빛의 주파수 인 v 가 임계 주파수 미만이면 전자가 배출되기에 충분한 에너지가 없을 것입니다. 주파수가 임계 주파수와 같거나 높으면 전자가 배출됩니다.
임계 값 이상으로 주파수가 증가함에 따라 배출 된 전자는 단순히 더 빨리 움직입니다. 임계 주파수 이상인 들어오는 빛의 강도가 증가하면 배출되는 전자의 수가 증가하지만 더 빨리 이동하지는 않습니다. 광전 효과에 적용되는 장치라는 광전자 세포에서 일반적으로 일상적인 항목과 같은 계산기를 사용하는 에너지의 빛을 생성하는 전기입니다.
요약
- 빛은 파와 입자 모두의 특성을 가지고 있습니다.
- 광전 효과는 금속에 부딪 치고 전자가 금속의 표면을 형성하는 빛에 의해 생성됩니다.
연습
아래 링크를 사용하여 다음과 같은 질문에 대답하:
http://www.citycollegiate.com/physicsXII_photocell.htm
- 이 광전지에서 방출 물질은 무엇입니까?
- 광전자가 방출되는 원인은 무엇입니까?
- 빛의 강도가 증가함에 따라 전류가 증가하거나 감소합니까?
- 빛이 음극에 부딪치지 않으면 어떻게됩니까?
검토
- 광자의 특성은 무엇입니까?
- 광전 효과는 빛의 특성에 대해 무엇을 보여줍니까?
- 빛의 주파수는 광자의 방출에 어떤 영향을 줍니까?
용어집
- 광전 셀:빛의 에너지를 사용하여 전기를 생성합니다.
- 광전 효과:을 때 발생하는 현상에 빛이 비취었도 위에 금속 표면의 원인이 방출의 전자에서는 금속이다.
- 광자:질량이 0 이고 에너지의 양자를 운반하는 전자기 방사선의 입자.
- 임계 주파수:전자 방출을 일으키는 데 필요한 최소 주파수.