[일반물리학실험] 발머시리즈 실험보고서

소개글

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리
1) 회절격자 상수
2) 리드베리 상수

3. 실험장치 및 기구

4. 실험방법

5. 측정값
1) 수은광원
2) 수소광원

6. 실험 결과

7. 논의

8. 결론

본문내용

1. 실험 목적
방전관에서 나오는 빛을 회절격자로 관찰한다. 회절격자 무늬의 간격을 이용해 회절격자 상수를 구할 수 있다. 또한 광원의 정보를 이용해 리드베리 상수도 구할 수 있다.

2. 실험 원리
1. 회절격자 상수
회절격자 상수는 회절격자의 틈과 틈 사이 거리로 그 값이 작을수록 더 촘촘한 회절격자이다.
회절격자를 통해 램프를 보면 보강 간섭이 나타나는 곳이 있다. 보강 간섭 되는 곳의 사이의 거리를 2l, 파장의 길이를 λ, 램프와 격자 사이의 거리를 d로 하고, 회절 격자 상수를 g, 시야각을 α로 두고 다음의 식을 만족한다.
n ∙ λ=g sin⁡α n=0,1,2… (식 9-1)
sin⁡α의 값을 그림 9-1처럼 l/√(d^2+l^2 )로 정할 수 있다. 식 9-1을 회절격자상수에 대해 정리하면
g=n∙λ∙√(d^2+l^2 )/l (식 9-2)
로 회절격자상수를 구할 수 있다.

2. 리드베리 상수
전자기파의 에너지는 다음과같이 전자기파의 진동수과 관련이 있다.
E=h ∙f (식 9-3)
여기서 h는 플랑크 상수이다.
보어의 원자모형에 따르면 n번째 준위에 있는 전자의 에너지는 다음과 같다.
E_n= -1/8 (e^4 m_e)/(ε_0^2 h^2 ) 1/n^2 ,n=1,2,3… (식 9-3)

<중 략>

8. 결론
보강 간섭 식을 이용해 회절격자의 상수를 구하였다. 또 수소의 2번 전자 껍질로 떨어지는 전자가 방출하는 빛을 관찰해 파장을 구하고, 이를 이용해 리드베리 상수도 구해 보았다. 실험으로 구한 격자 상수는 1.679 μm 였고 실제 값과 0.45%의 상대오차를 보였다. 또, 빨간색, 파란색, 보라색 스펙트럼색의 파장은 각각, 656 nm, 493 nm, 436 nm 였으며 실제 값도 이 값들과 매우 유사하다.

참고 자료

발머 시리즈 pdf
Halliday 일반물리학 제 9판 2권