'포항공대' 물리실험, 도플러 효과와 맥놀이를 이용한 빛의 진동수 측정

소개글

<포항공대 물리학과 물리실험 과목 레포트>
현대 양자역학에서 기술하는 원자 내의 스핀과 오비탈 구조에 대해 알아보는 실험입니다. Na (나트륨), Cd (카드뮴), Hg (수은) 원자 내에서 스핀-궤도 상호작용으로 발생하는 원자의 미세구조를 회절격자에 산란된 빛을 통해 측정하는 실험입니다.
초록-도입-이론-실험방법-결과 및 분석-결론 순서이며, 실제 실험한 데이터와 직접 그린 그림(실험 모식도), 그래프가 포함되어 있습니다.
워드로 작성되어 있어 본문 글, 그림, 수식, 그래프의 복사 붙여넣기가 쉽습니다!

아래와 같은 학생에게 도움이 될 것입니다.
1. 해당 과목을 수강하여 참고할 보고서가 필요한 물리학과 학생
2. 일반물리 실험 보고서 작성 요령이 어려운 공대 학생
3. 양자역학, 원자론 등 과학에 관심이 많은 고등학생

목차

1. 초록 (Abstract)
2. 도입 (Introduction)
3. 이론 (Theory)
4. 실험방법 (Experiment)
5. 결과 및 분석 (Result & Analysis)
6. 결론 (Conclusion)

본문내용

원자의 미세구조는 전자의 스핀과 궤도 운동에 의해 원자의 선스펙트럼이 정밀한 광학기계로 보았을 때 한 개의 선이 미세하게 나뉘어져 보이는 현상이다. 미세구조 탐구는 미세구조 상수라는 양자전자기학에서 중요한 상수를 보여주었다. 본 실험에서는 Na, Cd, Hg원자의 선스펙트럼을 분석하여 그 미세구조를 알아본다. Na, Cd, Hg 램프의 빛을 격자에 회절시켜 생긴 스펙트럼의 위치를 각도로 측정한다. 이 때 사용한 격자의 격자구조 상수는 He의 스펙트럼으로 구해본다. Na의 경우 격자에 의해 회절된 빛이 최대가 되는 첫 번째와 두 번째 order에 해당하는 노란색 파장에서의 스펙트럼 차이를 구하였는데, 이는 0.9 nm로 실제값과 50%의 오차를 지녔다. 각도의 차이가 중요한 본 실험에서 사람의 손으로 미세한 조정을 하고, 육안으로 각도를 측정한 점, 각버니어의 최소눈금이 1분이었던 점이 오차를 발생한 원인이라고 생각한다.

참고 자료

화학대사전. 세화편집부. 세화. ”스펙트럼의 미세구조”.
Concepts of Modern Physics. Beiser. 6th Edition. pp.264~267.
Daniel Adam Steck. “Sodium D Line Data,” availabld online at http://steck.us/alkalidata (December 2010)