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  7. 소리와 빛

광센서


1. 광센서

  • 광전 효과를 이용하여 빛의 양, 물체의 모양이나 상태, 움직임을 감지하는 장치로, 빛 신호를 전기 신호로 바꾸어 줌


광다이오드

  • p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조로 되어 있으며, p-n 접합부에 빛을 비추면 광전 효과에 의해 전류가 흐른다. 이때 흐르는 전류는 빛의 세기에 비례함


광다이오드


광트랜지스터

  • p-n 접합 다이오드에 p형이나 n형 반도체를 더 붙여 만든 것으로, p-n-p형과 n-p-n형이 있음. 광전 효과에 의해 빛을 쪼이면 전류가 흐름 빛을 쪼였을 때 전류가 증폭되어 발생하기 때문에 광다이오드에 비해 빛에 더 민감함


2. 이용

  • 화재 탐지기, 자동문, 도난 경보기, 제품의 빛깔 검사, 화학 반응에 의한 색의 변화 측정 장치, 로봇의 장애물 인식 센서, 카메라의 CCD, 광마우스, 리모컨의 수신부, 빛의 세기 측정 장치, 영화 필름의 음성 신호 판독 등


태양 전지


1. 태양 전지

  • p형 반도체와 n형 반도체를 사용하여 태양의 빛에너지를 전기 에너지로 전환하는 장치 →발광 다이오드(LED)와 유사한 구조를 가지나 작동 원리가 반대임


2. 원리

  • 태양 전지에 빛을 쪼임 → 광전 효과에 의해 태양 전지 내부에 전자와 양공이 발생 → p-n 접합 내부에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체, 양공은 p형 반도체 쪽으로 이동 → 전자가 외부 전극을 따라 이동하면서 전류가 흐름


3. 이용

  • 태양광 발전, 인공위성, 태양광 자동차, 전자계산기, 가로등, 무선 중계소 등


태양 전지와 발광 다이오드


구분

에너지 전환

구조

원리

태양 전지

빛에너지


전기 에너지

태양 전지

  • 태양 전지에 빛을 비추면 광전 효과에 의해 전류가 흐르게 됨

발광

다이오드

전기 에너지


빛에너지

발광 다이오드

  • 순방향 전압에 의해 전류가 흐를 때 띠틈에 해당하는 만큼의 에너지가 빛의 형태로 방출됨


식물의 광합성


1. 식물의 광합성

  • 식물의 엽록체에서 빛을 이용하여 물과 이산화탄소를 포도당과 산소로 전환시키는 화학 반응임 →빛에너지를 화학 에너지로 저장함


광합성 과정


2. 원리

  • 엽록체 안 엽록소 분자 내의 전자가 빛에 의해 에너지를 얻어 들뜬 상태가 됨 → 들뜬 상태의 전자가 다른 분자로 이동하면서 에너지를 방출함 → 이 에너지로 포도당을 합성하는 데 필요한 고에너지 분자를 만듦
  • 빛에서 에너지를 얻은 전자의 이동으로 에너지를 생성하므로, 광전 효과와 유사한 과정으로 볼 수 있음



관련문제

문제

01

그림은 자외선등의 불빛을 이용하여 전구를 켜고 끌 수 있도록 고안한 장치를 나타낸 것이다. 광전관에 자외선이 비치는 경우에는 전구가 꺼지고, 자외선이 차단되면 전구가 켜진다. 이 장치에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

<보기>

자외선등


<보기>

ㄱ. 광전관에 자외선을 비추면 아연판으로부터 광전자가 방출된다.

ㄴ. 자외선의 세기가 증가하면 전자석의 세기도 증가한다.

ㄷ. 광전관에 적외선을 비추어도 전구의 불이 꺼진다.

선택지

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ

⑤ ㄴ, ㄷ

정답 :

해설 :

광전관에 적외선을 비추면 아연판에서 광전자가 방출되지 않으므로 전구에 불이 켜짐

문제

01

그림 (가), (나)는 p형 반도체와 n형 반도체를 이용한 전기 소자의 작동 원리를 개략적으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

<보기>

전기 소자의 작동 원리


<보기>

ㄱ. 그림 (가)는 발광 다이오드의 원리를 나타낸다.

ㄴ. 반도체 내부에서 전자의 이동 방향은 그림 (가)와 그림 (나)가 서로 반대이다.

ㄷ. 그림 (나)는 광전 효과를 이용하여 빛을 전기 에너지로 바꾼다.

선택지

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ

⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

정답 :

해설 :

그림 (가)는 발광 다이오드, 그림 (나)는 태양 전지의 원리를 나타냄

참고서 연관목차

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  1. 1.시공간과 우주

    1. 1 . 시간, 공간, 운동

    2. 2 . 시공간의 새로운 이해

  2. 2.물질과 전자기장

    1. 1 . 전자기장

    2. 2 . 물질의 구조와 성질

  3. 3.정보와 통신

    1. 1 . 소리와 빛

    2. 2 . 정보의 전달과 저장

  4. 4.에너지

    1. 1 . 에너지의 발생

    2. 2 . 힘과 에너지의 이용

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