오언 윌런스 리처드슨

1. 개요

오언 윌런스 리처드슨(Owen Willans Richardson, 1879년 4월 26일 ~ 1959년 2월 16일)은 영국의 물리학자이다. 그는 뜨거운 물체에서 전자가 방출되는 현상에 대한 연구로 1928년 노벨 물리학상을 수상했다. 리처드슨은 케임브리지 대학교에서 자연 과학을 전공하고 런던 대학교에서 박사 학위를 받은 후, 캐번디시 연구소에서 연구를 시작했다. 그는 리처드슨의 법칙으로 알려진, 가열된 전선에서 나오는 전류가 온도의 지수 함수에 의존한다는 것을 증명했다. 이후 프린스턴 대학교 교수를 거쳐 킹스 칼리지 런던의 교수로 재직했으며, 광전 효과, 자이로 자기 효과 등 다양한 분야를 연구했다.

2. 생애

리처드슨은 1906년 그의 캐번디시 연구소 동료인 해럴드 윌슨의 여동생 릴리안 윌슨과 결혼하여 두 아들과 딸을 두었다. 리처드슨의 여동생 엘리자베스 메리 딕슨 리처드슨은 저명한 수학자 오스왈드 베블렌과 결혼했다. 또 다른 여동생 샬롯 사라 리처드슨은 프린스턴에서 리처드슨의 박사 과정 학생이었던 미국의 물리학자(이자 1937년 노벨상 수상자) 클린턴 데이비슨과 결혼했다. 1945년 릴리안이 사망한 후, 1948년 물리학자 앙리에트 럽과 재혼했다.

리처드슨은 아들 해럴드 오언 리처드슨을 두었는데, 그는 핵물리학을 전공하고 런던 대학교 베드퍼드 칼리지의 물리학과장을 지냈으며, 이후 런던 대학교 명예 교수가 되었다.

2.1. 어린 시절과 교육

리처드슨은 잉글랜드 요크셔주 듀즈버리에서 조슈아 헨리 리처드슨과 샬롯 마리아 리처드슨의 아들로 태어났다. 그는 배틀리 그래머 학교와 케임브리지 대학교 트리니티 칼리지에서 교육받았으며, 여기서 자연 과학 분야에서 수석 졸업했다. 1904년 런던 대학교 칼리지에서 이학 박사 학위를 받았다.

2.2. 학문적 경력

리처드슨은 배틀리 그래머 학교와 케임브리지 트리니티 칼리지에서 교육을 받았으며, 자연 과학 분야에서 수석 졸업했다. 그는 1904년 런던 대학교 칼리지에서 이학 박사 학위를 받았다.

1900년 졸업 후 그는 케임브리지 캐번디시 연구소에서 뜨거운 물체에서 전기의 방출에 대한 연구를 시작했고, 1902년 10월 트리니티 칼리지의 특별 연구원이 되었다. 1901년 그는 가열된 전선에서 나오는 전류가 아레니우스 방정식과 유사한 수학적 형태로 전선의 온도에 지수적으로 의존하는 것처럼 보인다는 것을 증명했다. 이것이 리처드슨의 법칙으로 알려지게 되었다. "음의 복사가 금속에서 나오는 입자 때문이라면, 포화 전류 s는 $s\; =\; A\backslash ,T^\{1/2\}\backslash ,e^\{-b/T\}$ 법칙을 따라야 한다."

리처드슨은 1906년부터 1913년까지 프린스턴 대학교의 교수를 역임했으며, 1914년 영국으로 돌아와 킹스 칼리지 런던에서 휘트스톤 물리학 교수가 되었고, 이후 1924년 연구 소장이 되었다. 1927년, 그는 벨기에의 국제 솔베이 물리학 연구소에서 열린 제5차 솔베이 회의에 참석했다. 그는 1944년 킹스 칼리지 런던에서 은퇴했다.

그는 또한 광전 효과, 자이로 자기 효과, 화학 반응에 의한 전자의 방출, 연 X선, 수소의 스펙트럼을 연구했다.

2.3. 은퇴와 죽음

리처드슨은 1944년 킹스 칼리지 런던에서 은퇴했으며, 1959년에 사망하여 브룩우드 묘지에 묻혔다.

3. 연구 업적

리처드슨은 1900년 케임브리지 캐번디시 연구소에서 뜨거운 물체에서 전기가 방출되는 현상을 연구하기 시작했다. 1901년에는 가열된 전선에서 나오는 전류가 아레니우스 방정식과 유사하게 전선의 온도에 지수적으로 의존한다는 리처드슨의 법칙을 증명했다. 이 법칙은 "음의 복사가 금속에서 나오는 입자 때문이라면, 포화 전류 s는 $s\; =\; A\backslash ,T^\{1/2\}\backslash ,e^\{-b/T\}$ 법칙을 따라야 한다"는 것이다.

그는 광전 효과, 자이로 자기 효과, 화학 반응에 의한 전자의 방출, 연X선, 수소의 스펙트럼 등도 연구했다.

3.1. 리처드슨-대시먼 방정식

리처드슨-대시먼 방정식은 금속의 열전자 방출(에디슨 효과)에 의한 전류 밀도 J (A/m²)를 온도의 함수로 나타낸 이론식이며, 다음과 같은 형태를 갖는다.

:$J\; =\; A\; T^2\; e^\{-W\; \backslash over\; k\; T\}$

여기서, 열전자를 방출하는 금속의 일함수를 W, 절대 온도를 T로 한다. k는 볼츠만 상수이다. 계수 A는 리처드슨 상수라고 불리는 물리량 상수이며, 다음 식으로 정의된다.

:$A\; =\; \{4\; \backslash pi\; m\; k^2\; e\; \backslash over\; h^3\}\; =\; 1.20173\; \backslash times\; 10^6\backslash \; \{[\backslash mathrm\{A/m^2\; K^2\}]\}$

m은 전자 질량, e는 전하량, h는 플랑크 상수이다. 리처드슨-대시먼 방정식은 온도에 대한 제곱 변화에, (아레니우스 방정식에 등장하는) 볼츠만 인자가 곱해진 함수임을 나타낸다.

4. 수상 경력

5. 가족 관계