빛을 받은 금속판에서 튀어나오는 알갱이의 규칙 찾기

물리1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 같은 금속판에 여러 빛을 하나씩 비추고, 판에서 아주 작은 알갱이가 튀어나오는지 지켜본 결과입니다. 빨강·밝게: 안 나옴 · 빨강·아주밝게: 안 나옴 · 초록·어둡게: 조금 나옴(느리게) · 초록·밝게: 많이 나옴(느리게) · 보라·어둡게: 조금 나옴(빠르게) · 보라·밝게: 많이 나옴(빠르게). 이 표를 보고 지시를 따라 손으로 정리한 뒤, 여러분의 말로 해석·성찰하세요.  예제: 보라색 빛을 밝게 쬔 금속판 (비교용: 빨간색 빛을 밝게 쬔 금속판)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 위 표에서 알갱이가 튀어나온 빛과 나오지 않은 빛을 나누어 [칸 A]에 적어 보세요.
  2. 나오지 않은 빛의 색과 나온 빛의 색을 견주어, 그 경계가 어디쯤인지 [칸 B]에 적어 보세요.
  3. 색이 같고 밝기만 다른 두 경우를 골라, 달라진 것과 그대로인 것을 [칸 C]에 나누어 적어 보세요.
  4. 알갱이가 나온 경우들을 튀는 속도가 느린 것부터 빠른 순서로 [칸 D]에 배열해 보세요.
  5. [칸 D]의 순서를 빛의 색 순서와 나란히 놓고, 둘 사이 관계를 [칸 D] 옆에 한 줄로 적으세요.
  6. 빨강을 아무리 밝게 해도 안 나온 것을 보고, 나오려면 밝기보다 무엇이 먼저 정해질지 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 튀어나온 빛 / 나오지 않은 빛
칸 B — 나옴과 안 나옴을 가르는 색의 경계
칸 C — 같은 색·다른 밝기: 달라진 것 / 그대로인 것
칸 D — 튀는 속도가 느린 것 → 빠른 순서
칸 E — 알갱이가 나오려면 먼저 정해질 조건
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 C]에서 밝기만 키웠을 때 무엇이 달라지고 무엇은 그대로였나요? 이를 근거로, 빛을 더 밝게 하는 것은 알갱이의 무엇을 바꾸고 무엇은 바꾸지 못하는지 설명하세요. (15점)

✎ 밝게 하니 ___는 달라졌지만 ___는 그대로였다. 그래서 밝기는 …

(2)빨강을 아무리 밝게 해도 알갱이가 나오지 않았습니다. 이것은 이 금속·이 표에서만 생긴 우연일까요, 색이 어느 선보다 낮으면 늘 생기는 규칙일까요? 어느 쪽에 걸겠는지 이유와 함께 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 왜냐하면 …

(3)초록·밝게에서 나온 알갱이와 보라·어둡게에서 나온 알갱이는 개수와 속도가 어떻게 달랐나요? 무엇 때문에 그런 차이가 생겼을지 여러분의 생각을 쓰세요. (10점)

3

성찰 — 활동을 내 것으로 만들기

30점

(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)

(2) 이름 붙이기 — 오늘 알아낸 것을 세 문장으로 정리한 뒤(① 나오는 조건 ② 밝기가 바꾸는 것 ③ 색이 바꾸는 것), 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)표를 빠짐없이 분류·비교하고, 경계·순서·조건 지시를 정확히 수행함상 · 중 · 하
해석 (40점)밝기와 색이 바꾸는 것을 구분하고, 자기 가설에 근거 있는 이유를 붙임상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음상 · 중 · 하
1/2

연습 문제

빛을 받은 금속판에서 튀어나오는 알갱이의 규칙 찾기 · 각 20점 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.

1.금속에 빛을 비출 때 금속 표면에서 전자가 튀어나오는 현상을 무엇이라 하며, 이때 방출되는 전자를 무엇이라 하는지 쓰시오.
2.어떤 금속판에 센 빛을 오래 비추어도 광전자가 전혀 방출되지 않을 때가 있다. 그 까닭을 '진동수'와 '한계 진동수'라는 말을 써서 설명하시오.
3.한계 진동수보다 큰 빛을 비출 때, 빛의 세기(밝기)를 크게 하면 방출되는 광전자의 무엇이 어떻게 달라지는지 쓰시오.
4.방출되는 광전자 한 개의 최대 운동 에너지를 크게 하려면 비추는 빛을 어떻게 해야 하는지 쓰시오.
5.한계 진동수가 5.0×10¹⁴ Hz인 금속에 진동수 8.0×10¹⁴ Hz인 빛을 비출 때, 방출되는 광전자의 최대 운동 에너지를 구하시오. (플랑크 상수 h=6.6×10⁻³⁴ J·s, Eₖ = h(f - f0))
정답
1. 현상: 광전효과 · 방출되는 전자: 광전자 2. 비추는 빛의 진동수가 그 금속의 한계 진동수보다 작으면, 빛의 세기가 아무리 커도 광전자가 방출되지 않기 때문이다. 3. 단위시간당 방출되는 광전자의 개수가 많아진다. (광전자 한 개의 운동 에너지는 변하지 않는다.) 4. 빛의 진동수를 크게 한다. (세기를 키우는 것으로는 커지지 않는다.) 5. Eₖ = 6.6×10⁻³⁴ × (8.0×10¹⁴ - 5.0×10¹⁴) = 6.6×10⁻³⁴ × 3.0×10¹⁴ = 1.98×10⁻¹⁹ J
2/2