[자막] 과학해설사 강은정
안녕하세요 과학해설사 강은정입니다. 여러분 아인슈타인, 노벨상 하면 뭐가 떠오르나요?
[자막] E=MC²
E=MC²요? 네 아인슈타인은 이특수상대성 이론으로 너무나 유명하죠?
[자막] 특수상대성이론으로 유명한 아인슈타인
그럼 이 특수상대성이론으로 노벨상을 받았을까요? 그건 아니랍니다.
[자막] 아인슈타인은 무엇으로 노벨상을 받았을까?
그럼무엇으로 노벨상을 받았을지 국립부산과학관에 있는 전시물로 만나보도록 할께요 짠

[자막] 국립부산과학관 3관 에너지 의과학관에 있습니다.
3관 에너지의과학관 광전효과실험 전시물입니다.

[자막] 파동의 성질과 입자의 성질을 모두 갖고 있는 빛 (입자, 파동)
빛은 파동의 성질과 입자의 성질을 다 가지는데 빛의 입자성을 증명한 실험입니다.

[자막] 광전효과(Photoelectric Effect)
금속 등의 물질에 빛을 비추었을때 물질의 표면에서 전자가 튀어나오는 현상을 광전효과라고 한다. (빛, 전자방출, 방출된전자, 금속판)

[자막] 광자의 에너지 흡수 - 전자 - 전자와 원자핵의 결합력보다 많은에너지를 얻어야 방출
[자막] 금속에 빛을 쬐면 빛을 이루고 있는 광자가 금속의 전자와 충돌 ( 빛 - 금속의 전자와 충돌 - 광전자 - 금속판)
빛을 금속표면에 빚추게 되면 빛을 이루고있는 광자와 금속의 전자가 서로 충돌하게 됩니다. 이때 전자는 광자의 에너지를 흡수하게 되는데 금속내의 전자와 원자의 핵의 결합력 보다 많은 에너지를 얻어야 금속내의 전자는 원자결합을 끊고 방출됩니다.

[자막] 금속의 전자가 원자결합을 끊기위해 필요한 최소한의 에너지 = 일함수
[자막] 광자 1/2 mv²=kf-W 광전자 (W,hf)
이렇게 광전효과로 인해 금속판에서 튀어나와 자유가 된 전자를 광전자라고 합니다. 광전효과가 일어나기 위해서는 금속의 전자가 원자결합을 끊기위해 에너지가 필요한데 이때 필요한 최소한의 에너지를 일함수라고 합니다. 일함수는 금속의 종류에 따라 달라집니다.

[자막] 일함수에 대해 탁구공과 야구공으로 알아보아요~
광전효과가 일어나기위한 일함수에 대해 탁구공 야구공을 예로 알아보도록 할께요.

탁구공이 가득 담긴 바구니에 야구공을 던지게 되면 어떻게 될까요? 탁구공은 튀어나가겠죠
[자막] 탁구공이 튀어나간다.

반대로 야구공이 가득 담긴 바구니에 탁구공을 던지게되면 야구공은 튀어나가지 않습니다.
[자막] 야구공은 튀어나가지 않는다.

[자막] 일함수 (Work Function)
[자막] E=hv , KE=1/2mv², c=yv
[자막] 금속 c- e-
[자막] KE= x/hc-Eo
[자막] 1cv = 1.6*10-19
이처럼 야구공같이 큰 물체와 부딪혀야 탁구공이 튀어나가는것처럼 큰 에너지를 가진 광자와의 충돌이 있어야 전자가 방출되는 광전현상이 발생합니다.
[자막] 큰 에너지를 가진 광자와의 충돌 -> 광전효과 발생

[자막] 가시광선을 이용한 광전효과 실험
자 빨주노초파남보 우리가 알고있는 가시광선빛으로 광전효과실험을 하도록 할께요. 준비되어져있느 돋보기 모양의 색깔 필터를 끼워서 전류계 움직임이 있는지 확인해보도록 하겠습니다.
[자막] 설명 1. 시작 스위치를 눌러 조명을 켠다. /2. 원하는 색상을 필터기에 넣어보여 전류계 눈금변화를 관찰한다. / 3.정보영상 스위치를 눌러 영상 내용을 학습한다.

빨간색필터 노란색필터를 끼우니 전류계의 움직임이 없네요. 네 광전현상이 일어나지 않았습니다.
[자막] 노란색 x ,빨간색 x
초록색필터 파란색필터를 끼우니 전류계의 움직임이 있네요. 네 광전현상이 일어났습니다.
[자막] 초록색 x ,파란색 x

자 이것으로 파장이 짧고 에너지가 큰 빛을 빛추면 광전현상이 일어나지만, 파장이 길고 에너지가 작은 빛을 빚추면 광전현상이 일어나지 않는것을 확인할수 있었습니다.
[자막] 본 전시품의 전류계값을 실제와 다를 수 있으며, 연출을 위해 표시한 값입니다.
[자막] 파장이 길고 에너지가 작은 빛 - > 광전효과 발생 X

광전효과는 빛의세기와는 관계가 있지만, 빛의 밝기와는 관계가 없습니다.
[자막] 현재 전시품에는 빛의 밝기와 광전효과의 관계는 보여주지 않습니다.
[자막] 광전효과 -> 빛의 세기와 관계 O, 빛의 발기와 관계X

빛의 밝기가 밝다는 것은 광자가 많다는 것인데 야구공 상자에 탁구공을 한개이상 여러개 던지더라도 야구공이 튀어나오지 않는것과 같습니다.
[자막] 탁구공 여러개 -> 야구공이 튀어나가지 않는다.

큰 에너지를 가진 광자와의 충돌이 있어야 전자가 방출되는 광전현상이 발생합니다.
[자막] 큰 에너지를 가진 광자와의 충돌이 있어야 전자가 방출되는 광전현상이 발생

이상으로 광전효과 실험에 대해 알아보았습니다. 광전효과 실험으로 빛은 각각의 진동수에 비례하는 에너지를 가지는 알갱이형태의 광자로 이루어져있음을 증명하였습니다.
[자막] 빛은 에너지를 가지는 알갱이형태, 광자로 이루어짐을 증명

광전효과를 이용한 실생활에서의 대표적인 사례는 태양전지를 이용한 태양광 발전, 자동문, 리모콘, 적외선체온계등이 있습니다.
[자막] 광전효과를 이용한 대표사례 : 태양광 발전,자동문,리모콘,적외선체온계

지금까지 아인슈타인에게 노벨상을 안겨준 광전효과실험전시물에 대한 해설이었습니다.
[자막] 아인슈타인에게 노벨상을 안겨준 광전효과실험

다른 노벨상을 받은 전시물이 궁굼하시다면 국립부산과학관을 방문해주세요. 안녕
[자막] 다른 노벨상을 받은 전시물이 궁굼하신가요?