photoelectric effect
광전 효과는 빛이 금속 표면에 조사될 때 전자가 방출되는 현상입니다. 이미지에 나타난 수식들을 통해 이 현상을 더 자세히 이해할 수 있습니다.
1. 에너지 보존 법칙:
- E_photon = hv: 광자 하나의 에너지는 플랑크 상수(h)와 빛의 진동수(v)의 곱으로 표현됩니다. 여기서 E_photon은 광자의 에너지, h는 플랑크 상수, v는 빛의 진동수입니다.
- E = work function + (K.E.)max: 광자의 에너지는 금속 내의 전자를 떼어내는 데 필요한 최소 에너지인 일함수(work function)와 방출된 전자의 최대 운동 에너지(K.E.)의 합과 같습니다.
2. 일함수와 최대 운동 에너지:
- Φo = hvo: 일함수는 문턱 진동수(vo)에 플랑크 상수(h)를 곱한 값으로 나타낼 수 있습니다. 즉, 특정 금속에서 광전 효과가 일어나기 위한 최소한의 에너지를 의미합니다.
- E = hV: 조사된 빛의 에너지는 플랑크 상수(h)와 진동수(V)의 곱으로 표현됩니다.
- K.E = 1/2 mv²max: 방출된 전자의 최대 운동 에너지는 전자의 질량(m)과 최대 속도(vmax)를 사용하여 계산됩니다.
3. 광전 효과 방정식:
- hv = hvo + 1/2 mv²max: 입사된 광자의 에너지(hv)는 전자를 떼어내는 데 필요한 에너지(hvo)와 튀어나온 전자의 최대 운동 에너지(1/2 mv²max)의 합과 같습니다.
- hv - hvo = 1/2 mv²max: 이 식은 입사된 광자의 에너지에서 일함수를 뺀 값이 전자의 최대 운동 에너지와 같다는 것을 보여줍니다.
- h(V - Vo) = 1/2 mv²max: 이 식은 입사된 빛의 진동수(V)와 문턱 진동수(Vo)의 차이에 플랑크 상수를 곱한 값이 전자의 최대 운동 에너지와 같다는 것을 나타냅니다.
4. 저지 전압:
- 1/2 mv² = Vo.c: 전자의 운동 에너지는 저지 전압(Vo)과 전하량(c)의 곱으로 표현될 수 있습니다. 저지 전압은 광전자가 도달하는 것을 막기 위해 가해야 하는 전압입니다.
요약:
광전 효과는 빛의 입자성을 보여주는 중요한 현상입니다. 위의 수식들은 에너지 보존 법칙과 관련되어 있으며, 입사하는 빛의 에너지, 금속의 일함수, 방출되는 전자의 운동 에너지 사이의 관계를 설명합니다.
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https://youtu.be/y1h4ZvOai7U
The photoelectric effect is a phenomenon where electrons are emitted when light is irradiated onto a metal surface. The formulas shown in the image allow us to understand this phenomenon in more detail.
1. Law of conservation of energy:
- E_photon = hv: The energy of a photon is expressed as the product of Planck's constant (h) and the frequency (v) of light. Here, E_photon is the energy of the photon, h is Planck's constant, and v is the frequency of light.
- E = work function + (K.E.)max: energy of photons is equal to the sum of the work function, which is the minimum energy required to remove electrons from the metal, and the maximum kinetic energy of the emitted electrons (K.E.).
2. Work function and maximum kinetic energy:
- Φo = hvo: The work function can be expressed as the threshold frequency (vo) multiplied by Planck's constant (h). In other words, it means the minimum energy for the photoelectric effect to occur in a particular metal.
- E = hV: The energy of the irradiated light is expressed as the product of Planck's constant (h) and frequency (V).
- K.E = 1/2 mv2max: The maximum kinetic energy of the emitted electrons is calculated using the mass (m) and maximum velocity (vmax) of the electrons.
3. Photoelectric effect equation:
- hv = hvo + 1/2 mv2max: The energy (hv) of the incident photon is equal to the sum of the energy (hvo) required to remove the electron and the maximum kinetic energy (1/2 mv2max) of the protruding electron.
- hv - hvo = 1/2 mv2max: This equation shows that the energy of the incident photon minus the work function equals the maximum kinetic energy of the electron.
- h(V - Vo) = 1/2 mv2max: This equation indicates that the difference between the frequency (V) and threshold frequency (Vo) of incident light multiplied by Planck's constant is equal to the maximum kinetic energy of the electron.
4. Stop voltage:
- 1/2 mv2 = Vo.c: The kinetic energy of an electron can be expressed as the product of the blocking voltage (Vo) and the charge amount (c). The stop voltage is the voltage that must be applied to prevent photoelectrons from reaching.
Summary:
The photoelectric effect is an important phenomenon that demonstrates the particle nature of light. The above formulas are related to the law of conservation of energy and describe the relationship between the energy of incident light, the work function of the metal, and the kinetic energy of the emitted electron.