아인슈타인의 광전효과 (photoelectric effect)

아인슈타인의 광전효과 (photoelectric effect)

광전 효과는 금속 등의 물질이 한계 진동수(문턱 진동수)보다 큰 진동수를 가진 (따라서 높은 에너지를 가진) 전자기파를흡수했을 때 전자를 내보내는 현상이다. 이 때 방출되는 전자를 광전자라 한다. 

알베르트 아인슈타인이 이 현상을 빛의 입자성을 가정함으로써 설명하였으며, 그 공로로 1921년에 노벨 물리학상을 수상했다.

“아주 간단히 말해, 빛이 입자 알갱이처럼 행동한다는 뜻이다. 그런데 이 빛 알갱이, 즉 광자(photon)는 보통의 고전적인 입자와는 달라서 입자 각각이 고유한 진동수(또는 파장)를 갖고 있다. 빛은 광자의 분절적이고 입자적인 성질이 사라지면 보통의 고전적인 전자기파와 같게 행동하지만 

금속 안의 전자에 에너지를 전달할 때에는 입자처럼 행동한다. 

광전효과에서 빛이 입자처럼 행동한다는 것은 마치 하나의 당구공이 다른 당구공에 에너지를 전해 주는 것과도 같다. 이런 관점에서는 빛의 세기가 광자의 많고 적음으로 설명된다. 금속에 빛을 비춘다는 것은 수없이 많은 광자라는 알갱이를금속 안의 전자를 향해 난사하는 것과도 같다. 이 과정에서 광자와 전자는 당구공처럼 충돌하면서 에너지를 주고받는다. 이때 각 광자의 에너지는 그 광자가 고유하게 품고 있는 진동수에 정비례한다.”

아인슈타인은 빛이 불연속적인 양자로 되어 있으면 그런 양자의 에너지는 단순히 빛의 진동수에 플랑크상수를 곱해 얻어진다는 것을 알았다.

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