광전효과(PES)

<아인슈타인> <하인리히 루돌프 헤르츠>
아인슈타인은 1905년도에 발표한 광전효과에 관한 논문으로 노벨상을 수상하였다.
하지만 광전효과를 최초로 발견한 이는 헤르츠였다. 그는 1887년에 자외선을 금속판에 쪼여 주었더니 스파크(방전현상)가 일어나는 것을 확인했지만 광전현상을 규명하지 못하였다. 하지만 아인슈타인이 광젼효과를 밝혀내었다.

<광전효과>
광전효과란 특정 진동수를 가진 빛을 금속판에 쪼여주면 금속판 안에 있던 전자들이 금속판에서 떨어져 나와 운동을 하는 것을 말한다. 이때 튀어나오는 전자를 광전자라고 하며, Photon이라고 부른다.

#광전효과 실험을 통한 결과

1. 비추는 빛의 진동수가 특정한 값(한계진동수)를 넘지 않으면 빛을 아무리 세게 비추어도 전자가 방출되지 않으며, 한계진동수는 물질마다 다르다.

2. 일단 방출된 전자의 운동에너지는 빛의 세기와는 무관하며, 빛의 진동수에 비례한다.

3. 방출된 전자들의 수(전류의 세기)는 비춘 빛의 세기와 비례한다.

광전효과가 가지는 물리학적 의미는 빛이 전자기 복사에 의해 오로지 파동의 성질만을 가진다고 생각했던 당시 사람들의 인식을 깨버린 계기가 된 발견이다.

고전 물리학에서는 빛은 파동이고, 파동의 에너지는 진폭의 제곱에 비례한다. 즉, 에너지는 빛의 세기의 제곱에 비례해야 하지만 위에서 말한 실험결과 1과2를 설명해주지 못한다. 또한 한계 진동수에 미치지 못하는 빛을 아무리 세게 오랫동안 비추어도 전자가 방출되지 않지만, 한계진동수를 넘는 빛을 약하게 잠깐만 비추어도 바로 전자가 방출되어, 이러한 현상도 진폭(빛의 세기)의 제곱에 비례한다는 것으로는 설명할 수 없었다.

광전효과는 및이 파동 뿐만 아니라 광자(Photon)라고 하는 입자의 성질을 가지고 있다는 것을 보여주는 현상이다. 이를 빛의 이중성이라고도 부른다.