프랑크헤르츠

소개글

서울대학교 현대물리학 실험에서 A+을 받은 레포트입니다. 실험의 방법과 데이터 분석을 깔끔하게 하였고 실험에 필요한 기본 물리이론과 필요한 배경지식도 상세하게 설명하였습니다. 결론에대한 논의와 아쉬웠던 점들도 잘 정리해 놓았습니다

목차

1.배경지식
2.실험목적
3.이론
4.실험방법
5.실험결과
6.데이터분석 및 토론
Reference

본문내용

기본개념

원자의 에너지 상태
양자물리학의 원조라고 할수 있는 플랑크는 금세기 초에 진동의 여러 모드는 각각 불연속적인 에너지를 갖고 있다는 생각을 제안하였다. 이것을 원자내의 전자 궤도에 결합시킨 것이 보아의 원자모형이다.
먼저 진동의 모드를 생각해보자. 바이올린 현의 진동, 플루트의 진동, 파이프 오르간의 진동 등은 고유의 진동모드를 각각 갖고 있다. 바이올린을 예로 들면, 현의 길이의 2배 되는 파장이 최저음정의 진동이 되고, 그위에 현의 길이가 1파장이 되는 음, 3분의 2파장이 되는 음 등의 고차모드가 나타난다. 이런 모양과 비슷하게 미세한 원자나 분자에서도 모드를 생각할 수 있다. 원자에서는 원자핵 주위의 전자궤도가 차츰차츰 커져감에 따라 다른 모드가 대응된다. 이 각각의 궤도는 <그림 1-2>에 나타낸 것 같이 각각 고유의 에너지를 갖고 있다. 그림에서는 궤도가 커질수록 에너지가 높은 것을 나타낸다. 이 궤도를 에너지 준위라고 부른다.
<그림2-1> 자연방출과 유도방출의 빛의 진행형태의 차이를 나타내는 모식도

레이저는 원자(또는 분자)의 내부에서 원자핵의 주위를 돌고 있는 전자가 외부로부터 에너지를 받으면 바깥쪽의 궤도로 이동하고, 그후 다시 원래의 안쪽 궤도에 돌아 갈 때 방출하는 빛을 씨앗으로 하여 복제에 비유할 수 있는 과정으로 복제된 광이 점점 증가하여 일어나는 과정이라고 말할 수 있다.
레이저의 발생과정을 이해하는 데에는 원자의 에너지상태에 대한 이해가 필요하다. 가장 가벼운 H(수소)원자는 전자가 1개, He(헬륨) 원자는 전자 2개… 원자가 지니고 있는 전자의 수가 많음에 따라 그 에너지 상태도 복잡해진다. 이 원자의 에너지 상태를 나타내는 방법으로 에너지 준위가 이용되고 있다.
원자의 내부 에너지는 전자가 어떤 궤도를 돌고 있느냐에 의하여 결정된다. 전자가 안쪽의 궤도를 돌고 있는 통상의 상태에서는 원자의 내부 에너지는 낮은 상태에 있다. 이 통상의 원자 에너지 상태를 기저상태라고 부른다. 이에 대하여 원자가 외부로부터 에너지를 받아 전자가 바같쪽 궤도로 올라가면 원자의 내부 에너지가 높아지는데 이 내부 에너지가 높아진 상태의 원자를 여기상태라고 한다. 원자 에너지 상태를 나타낸 에너지 준위도는 기저상태를 영준위로 생각하고 그기저상태로부터 에너지차를 여기상태의 준위로 표시한다.

참고 자료

Modern physics - Rasmussen, Norman C 저
Modern physics - Tipler, Paul Allen 저
현대물리학 - 정원모 저
경상대물리학과 홈페이지 참고 http://edu.gsnu.ac.kr/~physics/