광전 효과
금속에 빛을 비출 때 전자가 튀어나오는 현상으로, 빛의 진동수가 금속마다 정해진 문턱 진동수보다 작으면 빛이 아무리 세도 전자가 나오지 않습니다.
빛과 물질의 이중성
광전 효과와 광자, 물질파, 원자의 에너지 준위로 빛과 물질이 파동성과 입자성을 함께 지닌다는 현대 물리의 관점을 이해합니다.
아주 센 빛을 비춰도 전자가 튀어나오지 않는 금속이 있는 까닭은 무엇일까요?
광자
빛은 에너지 E=hf(h는 플랑크 상수 약 6.63×10⁻³⁴ J·s)를 가진 알갱이로 전달되며, 빛의 세기는 알갱이의 수를, 진동수는 알갱이 하나의 에너지를 정합니다.
일함수
금속에서 전자 하나를 떼어 내는 데 필요한 최소 에너지 W로, 튀어나온 전자의 최대 운동 에너지는 hf−W입니다.
물질파
전자처럼 질량이 있는 입자도 파장 λ=h/p(p는 운동량)인 파동성을 지니며, 전자 현미경은 전자의 짧은 파장으로 매우 작은 구조를 봅니다.
에너지 준위
원자 속 전자는 불연속적인 에너지 값만 가질 수 있고, 높은 준위에서 낮은 준위로 옮길 때 그 차이만큼의 에너지를 가진 광자를 내놓아 선 스펙트럼이 나타납니다.
특수 상대성 이론
빛의 속력은 모든 관성 관찰자에게 같으며, 빠르게 움직이는 물체의 시간은 정지한 관찰자가 볼 때 느리게 가고 길이는 운동 방향으로 짧게 측정됩니다.
빛의 진동수와 금속을 바꿔 광전 효과를 확인하세요.
값을 바꾸기 전에 결과를 예상하고, 모형의 가정과 한계도 함께 생각하세요.
01 / QUESTION빛을 더 세게 비추면 언제나 전자가 튀어나올까?
02 / PREDICT변화의 방향을 먼저 예상하세요.
03 / TEST한 변인씩 조절해 비교하세요.
참고: 세슘 약 2.1 eV · 나트륨 약 2.3 eV · 아연 약 4.3 eV
광자 하나의 에너지 hf2.48 eV파장 약 500 nm · 가시광선
광전자의 최대 운동 에너지0.18 eV광전자 수(상대값) 5 · 세기에 비례
REAL WORLD / 실제 사례
교실 밖에서는 어떻게 쓰일까요?
안전벨트, 휴대전화 센서와 전력 사용량은 힘·운동·에너지·전기의 실제 사례입니다.
HISTORY OF SCIENCE1791–1867
마이클 패러데이
정교한 실험으로 전기와 자기의 관계를 밝혔습니다.
개념을 확인하세요.
진행 중“금속에 빛을 비출 때 전자가 튀어나오는 현상으로, 빛의 진동수가 금속마다 정해진 문턱 진동수보다 작으면 빛이 아무리 세도 전자가 나오지 않습니다.” 이 설명에 해당하는 개념은?
‘아주 센 빛을 비춰도 전자가 튀어나오지 않는 금속이 있는 까닭은 무엇일까요?’ 같은 질문에 과학적으로 답하는 방법으로 알맞은 것은?
탐구할 때 가장 바람직한 태도는?
‘아주 센 빛을 비춰도 전자가 튀어나오지 않는 금속이 있는 까닭은 무엇일까요?’에 대해 핵심 개념 두 가지와 실제 사례 하나를 사용해 3–5문장으로 설명하세요.
과학 탐구 보고서
질문에서 개선점까지 과학 탐구의 전 과정을 기록합니다. 내용은 현재 기기에 저장됩니다.
이 주제를 쓰는 학년 단원
학년 수준에 맞춰 이 핵심 개념을 다시 배우는 단원이에요.
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