Page 126 - 고경 - 2022년 4월호 Vol. 108

같다. 빛 에너지가 알갱이로
전달된다는 양자가설은 파
장이 짧은 빛이 왜 위험한지

를 설명하기도 한다.

아인슈타인의 광전효과
전자는 보통 상황에서는 원

사진 2. 물리학자 토마스 영Thomas Young. 자핵에 묶여 있는 상태bound
state로 있다. 행성이나 위성
도 마찬가지다. 태양 주위를 공전하는 지구는 태양에 묶여 있고, 지구 주
위를 도는 달이나 인공위성은 지구에 묶여 있다. 묶여 있다는 것은 이들의

역학적 에너지가 0보다 작은 음의 값이라는 것이다. 이런 물체에 에너지

를 공급하여 역학적 에너지가 양의 값이 되면 묶인 상태에서 탈출할 수 있
다. 이렇게 탈출한 전자를 자유전자free electron라고 한다. 빛을 금속에 쪼
여 원자핵에 묶여 있던 전자가 자유전자로 방출되는 현상을 광전효과라고

한다.

그렇다면 빛 에너지를 충분히 주기만 하면 자유전자가 튀어나와야 한
다. 실험 결과는 그렇지 않았다. 특정한 진동수 이상의 빛을 비출 때만 자
유전자가 나왔다. 그리고 전자는 아주 작아서 전자에 충분한 에너지가 쌓

이려면 상당한 시간이 걸릴 것으로 보였다. 그러나 빛을 비추면 전자가 즉

각적으로 튀어나왔다. 고전 전자기학으로는 이 두 가지 관측 사실을 설명
할 수 없었다.
아인슈타인은 빛 에너지가 알갱이 즉 양자의 형태로 전자에 전달된다고

생각했다. 묶여 있는 전자를 풀어줄 만한 에너지를 공급하려면 광자의 에

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