고전 이론이 설명 못 한 것
빛이 파동이라면 약한 빛도 오래 비추면 에너지가 쌓여 전자가 나와야 해요. 하지만 실험에서는 한계진동수보다 낮은 빨간빛은 아무리 세게 비춰도 전자가 나오지 않고, 그 이상인 자외선은 아주 약해도 즉시 전자가 나왔어요. 튀어나온 전자의 에너지도 빛의 세기가 아니라 진동수에 따라 달라졌어요.
아인슈타인의 광양자설
아인슈타인은 1905년 빛이 에너지 E = hf를 가진 알갱이(광자)로 이루어져 있다고 설명했어요. 광자 하나의 에너지가 전자를 떼어내는 최소 에너지인 일함수보다 커야 전자가 나오고, 남은 에너지가 전자의 운동에너지가 돼요. 빛의 세기는 광자의 개수일 뿐이에요. 밀리컨의 실험으로 확인됐고, 아인슈타인은 상대성이론이 아닌 이 연구로 1921년 노벨상을 받았어요. 빛의 이중성은 양자역학과 불확정성 원리로 이어졌고, 태양전지·디지털카메라 센서에 쓰여요.
자주 묻는 질문
- 빛은 입자인가요, 파동인가요?
- 둘 다의 성질을 가져요. 간섭은 파동으로, 광전효과는 입자로 설명돼요.
- 태양전지도 광전효과인가요?
- 반도체 안에서 전자가 들뜨는 내부 광전효과(광기전력 효과)를 이용해요.
출처 검토일: 2026-10-26
참고문헌
- Einstein, A. (1905). Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt. Annalen der Physik, 17, 132–148.
- Millikan, R. A. (1916). A direct photoelectric determination of Planck's h. Physical Review, 7(3), 355–388.
- The Nobel Prize in Physics 1921. NobelPrize.org.