[부산대] 광전 효과

1. 광전 효과의 개념

광전 효과는 금속이나 반도체와 같은 물질 표면에 에너지의 일종인 빛이 조사되었을 때 물질에서 전자가 방출되는 현상을 의미한다. 이 현상은 19세기 후반 알베르트 아인슈타인에 의해 처음 설명되었으며, 당시의 물리학 기대와는 달리 빛이 입자성 성질을 갖는다는 것을 보여주는 결정적 증거로 작용하였다. 구체적으로, 태양광이 금속 표면에 닿았을 때 전자가 방출되는 현상에서 비롯된 것으로, 이때 방출되는 전자를 광전전자라고 부른다. 광전 효과는 이미 19세기 중반부터 여러 실험로 확인됐으며, 대표적인 사례는 금속 표면에 조사된 빛의 파장과 강도에 따라 방출 전자의 수와 에너지가 결정된다는 것이다.

광전 효과의 핵심 원리는 빛이 강도와 관계없이 특정 파장 이하의 빛에 대해서만 전자를 방출시킨다는 점이다. 즉, 빛의 강도는 전자의 수를 결정하지만, 개별 전자가 방출되기 위해 필요한 최소한의 에너지인 ‘일반화된 일함수(work function)’라고 하는 임계값이 존재한다. 예를 들어, 구리(Cu)의 일함수는 약 4.7 eV이며, 이보다 높은 에너지를 갖는 빛이 조사될 경우 전자를 방출할 수 있다. 또한 빛의 에너지가 일함수보다 …