아인슈타인 광전효과? 광전효과 실험?

광전효과란?

광전효과는 금속에 특정 진동수를 가진 빛을 비추면 빛의 에너지를 받아들인 금속판의 전자가 빛의 알갱이인 광자와 1대 1로 충돌하여 금속에서 뛰쳐나오는 현상을 말한다. 전자기파에는 더 이상 나눠지지 않는 에너지의 최소 단위인 광자가 있는데 이때 뛰쳐나오는 전자를 광전자라고 한다.

 

광전효과로 알 수 있는 것은 금속 표면에 비추어주는 빛의 진동수가 특정 값보다 작아 에너지가 작으면 아무리 센 빛을 비추어주어도 광전자가 뛰쳐나오지 않는다. 광전자의 운동에너지는 빛의 세기와는 관계가 없고 빛의 진동수인 에너지 크기에 비례한다. 그래서 금속에 빛을 비출 때 파장이 짧아 빛의 진동수가 특정 값보다 크면 즉 에너지가 크면 즉시 광전자가 방출된다. 그리고 단위 시간에 뛰쳐나오는 광전자의 수는 빛의 세기에 비례한다. 빛이 밝다는 것은 광자의 수가 많다는 것을 의미한다. 빛의 알갱이인 광자와 전자는 1대 1로 충돌하기 때문에 빛이 밝기가 세면 빛의 알갱이인 광자가 많아 충돌하는 전자수가 많아져서 뛰쳐나오는 광전자의 수가 증가하는 것이다. 

 

이러한 특징으로부터 빛이라는 것이 광자들이 갖는 에너지의 정수배로 이루어지는 불연속적인 값을 가진다는 것으로 빛은 진동수에 비례하는 에너지를 가지고 있는 광자라는 입자의 흐름이라는 것이다. 그래서 광전효과 실험을 통해 빛의 입자성을 알 수 있다.

 

아인슈타인은 이 광전효과 실험으로 빛의 입자성을 입증하였다. 빛이라는 것이 진동수에 비례한 에너지를 가지고 있는 입자의 집합이자 흐름이라는 것을 설명한 것이다. 아인슈타인은 이 광전효과로 이론 물리학에 기여하여 1921년 노벨 물리학상을 수상하였다.