SCIENCE 3D | 광전 효과

무슨 일이 일어났나

금속에 빛을 비추면 전자가 튀어나오는 일을 광전 효과라고 하는데, 금속마다 전자를 떼어 내는 데 드는 최소 에너지(일함수)가 따로 있습니다.

APS 에 따르면 1887 년 하인리히 헤르츠가 이 현상을 처음 알아챘고, 금속마다 필요한 빛의 최소 진동수가 달랐습니다. MagLab 에 따르면 레나르트는 빛의 세기가 튀어나온 전자의 운동 에너지를 바꾸지 못한다는 것을 알아냈습니다.

아인슈타인은 1905 년 3 월 논문에서 빛 알갱이 하나가 전자 하나에 에너지를 주고, 일함수를 치르고 남은 몫이 전자의 운동 에너지가 된다고 설명했습니다(APS).

시뮬레이터에서 일함수 2.3 eV 판에 400 nm 빛(3.10 eV)을 비추면 전자의 최대 운동 에너지는 0.800 eV 이고, 이 전자를 멈추려면 0.800 V 의 되미는 전압이 듭니다.

이 판에서 전자가 나오는 가장 긴 파장은 539 nm 라서, 그보다 긴 노랑 · 빨강 빛으로는 세기와 상관없이 전자가 나오지 않습니다.

💡 생활 속 예시

해가 지면 저절로 켜지는 가로등은 빛 감지 센서가 들어오는 빛의 양을 전기 신호로 바꿔 켜고 끕니다 — 빛 알갱이가 물질 속 전자에 에너지를 주는 광전 효과의 가까운 친척입니다.
폰 카메라의 이미지 센서도 화소마다 들어온 빛 알갱이가 전자를 움직여, 그 전하의 양으로 밝기를 기록합니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

빛을 더 세게 비추면 튀어나오는 전자가 더 빨라진다.
MagLab 에 따르면 레나르트는 빛의 세기가 튀어나온 전자의 빠르기 · 운동 에너지에 아무 영향을 주지 않고, 운동 에너지는 빛의 파장(진동수)에 따라 바뀐다는 것을 알아냈습니다. 출처
빨간 빛도 오래 비추면 에너지가 쌓여 결국 전자가 나온다.
APS 에 따르면 금속마다 전자를 떼어 내는 빛의 최소 진동수가 따로 있어, 그보다 진동수가 낮은 빛으로는 전자가 나오지 않습니다. 출처

누가 왜 찾았나

APS 에 따르면 1887 년 독일의 하인리히 헤르츠가 광전 효과를 처음 알아챘고, 그 뒤 금속마다 필요한 빛의 최소 진동수가 다르다는 것이 알려졌습니다. 아인슈타인은 1905 년 3 월 빛을 에너지 덩어리로 보아 이를 설명해 1921 년 노벨 물리학상을 받았고, 1915 년 밀리컨이 그 식을 실험으로 확인했습니다.

확인된 값

광전 효과를 처음 알아챈 해 (하인리히 헤르츠): 1887 출처
아인슈타인이 광전 효과를 설명한 논문을 낸 때: 1905-03 출처
금속마다 전자를 떼어 내는 최소 진동수가 다르다: minimum frequency differs by metal 출처
빛의 세기는 튀어나온 전자의 운동 에너지를 바꾸지 못한다 (레나르트): no effect of intensity 출처
튀어나온 전자의 운동 에너지는 빛의 진동수(파장)에 따라 바뀐다: depends on frequency 출처
아인슈타인 노벨 물리학상 (이 연구로): 1921 출처
밀리컨이 아인슈타인의 광전 방정식을 실험으로 확인한 해: 1915 출처
튀어나온 전자의 에너지는 빛의 진동수에만 달려 있다는 아인슈타인의 예측: depends only on frequency 출처
플랑크 상수를 eV 로 나타낸 값 (CODATA 2022): 4.135667696e-15 eV/Hz 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-03]
한국 2022 · 전자기와 양자 · 빛과 정보 통신 [12전자02-04]
한국 2022 · 고급 물리학 · 현대 물리 [12고물04-03]
일본 · 高等学校物理 (4) 原子

출처

https://www.aps.org/apsnews/2005/01/einstein-photoelectric-effect(확인 2026-11-12)
https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/lenard.html(확인 2026-11-12)
https://www.aps.org/funding-recognition/historic-sites/university-of-chicago(확인 2026-11-12)
https://physics.aps.org/articles/v18/24(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?hev(확인 2026-11-12)

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