본문내용
1. 프랭크헤르츠 실험
1.1. 실험 개요
프랭크-헤르츠 실험은 1914년 독일의 물리학자 제임스 프랑크와 구스타프 헤르츠가 수은 기체에 전자를 충돌시켜 수은의 에너지 상태가 양자화되어 있음을 확인한 실험이다. 이 실험은 에너지 준위와 여기 에너지, 탄성 충돌 등의 개념을 익히고 원자가 양자화되어 있는 모습을 직접 관찰할 수 있게 해준다. 실험장치는 수은 증기를 봉인한 관과 전자를 방출하는 음극, 가속전압을 걸어주는 그리드, 양극으로 구성되어 있으며, 전압을 점점 증가시키면 전자들이 기체 원자와 비탄성 충돌하여 운동에너지를 잃어버리면서 양극 전류가 감소하는 현상을 관찰할 수 있다. 이를 통해 수은 원자의 에너지 준위 차이와 자외선 방출 등 양자역학의 기초 개념을 이해할 수 있다.
1.2. 실험 목적
프랭크-헤르츠 실험을 통해 네온 원자의 불연속적인 에너지 흡수 현상을 관찰하고 이를 바탕으로 원자의 양자화된 에너지 준위를 확인하는 것이다. 또한 비탄성 전자 충돌에 의한 불연속적인 에너지 방출을 측정하여 원자의 에너지 준위 구조를 이해하고자 한다. 이를 통해 excitation 가능성이 높은 layer를 확인하여 luminance phenomenon을 규명하고자 한다.
1.3. 실험 이론
에너지 준위 바깥쪽의 전자일수록 큰 에너지를 가지고 있지만 외부에서 빛ㆍ열 등의 에너지를 받으면 전자의 에너지는 커지기 때문에 바깥쪽 궤도는 벗어서 전자의 에너지 준위는 높아진다. 이 경우는 원자는 여기(excitation) 되었다고 하고 외부로부터의 에너지가 대단히 커서 전자가 떨어지는 상태를 전리(또는 이온화)되었다고 한다. 반대로 여기 또는 전리상태에서 전자의 에너지 준위가 떨어지고 한 안쪽 궤도로 옮 기는 경우에는 그 에너지 준위의 차만큼의 에너지를 방출한다. 이 에너지의 방출이 방사선으로서 열, 빛 X선, γ선 등이 포함된다. 예를 들면, 외부 궤도에서 M궤도로 준위가 떨어질 때는 일반적으로 빛이 방출된다. 즉, 원자는 특정 파장의 에너지만(E=hv)을 흡수하고 방출하게 된다.
1914년 독일의 물리학자 제임스 프랑크와 구스타프 헤르츠는 수은 기체에 전자를 충돌시켜서 수은의 에너지 상태가 양자화 되어 있는 것을 확인하였다. 이 둘의 실험을 재현하면서, 에너지 준위와 여기에너지 및 탄성충돌 등의 개념을 익히고 원자가 양자화 되어 있는 모습을 거의 직접적으로 관찰한다. 수은 증기를 이용한 실험에서 수은 원자의 에너지 준위 차이가 약 4.9eV임을 알고 있다. 따라서 수은등에서 이 에너지에 해당하는 빛이 방출될 것이다. 이 빛은 파장이 2.5×10-7m인 자외선이다. 이번 실험에서는 네온과 수은기체, 두 가지를 사용하게 된다. 네온은 불활성기체이다. 네온의 비탄성 전자 충돌을 통한 가장 있음직한 흥분은 바닥상태 위의 18.4eV에서 19.0eV사이에 위치한, 바닥상태부터 ten 3p-states까지에서 일어난다. 16.6eV와 16.9eV의 범위에 있는 낮은 네 개의 3 s-states는 흥분될 가능성이 더 낮다.
1.4. 실험 장치 구성
프랭크-헤르츠관과 전압조절기, 또한 전류계, 전압계 등이 필요하다. 수은을 사용하는 경우에는 관을 가열하여 증기화 시킬 수 있는 오븐이 필요하다. 대체로 여러 가지의 실험장치가 기본적으로 그림 1의 회로에 바탕을 두고 있으며, 경우에 따라서는 G1 그리드가 생략되어 있기도 하다. 그림 2는 네온이 봉입된 관을 쓰고 또한 관과 전원, 전류계, 전압계가 일체형으로 되어 있는 대표적인 모델이다. 실험장치에는 전원스위치, Heater-Vol, G1-K, G2-P, G2-K, 전압계, Zero, Gain, Auto-Manu, External-Internal, Meter-OSC, 전류계, OSC-V,E,H 단자, P-G2(I), G2-K(E), Heater Terminal Short Switch, Heater(I) 등의 구성 요소가 포함되어 있다.
1.5. 실험 방법
네 튜브를 세팅된 supply unit에 연결한다. U₁과 U₃의 값을 일단 guidance에서 제시한 값인 2.06V와 7.94V로 맞추어놓고 U₂를 0V부터 시작하여 천천히 올리면서 오실로스코프에 나타나는 그래프를 확인한다. 그 양상을 guidance와 비교하여 U₁와 U₃를 조절하여 다시 그 과정을 반복한다. 오실로스코프에 나타나는 그래프의 데이터를 해석한다. Hg 튜브를 140 SIM 160 CENTIGRADE까지 가열한다. 이 때, 실험 내내 온도계를 주시하여 튜브과 과열되지 않도록 주의한다. U₁과 U₃의 값을 일단 guidance에서 제시한 값인 2.06V와 7.94V로 맞추어놓고 U₂를 0V부터 시작하여 천천히 올리면서 오실로스코프에 나타나는 그래프를 확인한다. 그 양상을 guidance와 비교하여 U₁와 U₃를 조절하여 다시 그 과정을 반복한다. 오실로스코프에 나타나는 그래프의 데이터를 해석한다. U₁과 U₃의 값에 따라서 그래프 모양이 다음과 같이 나타나게 된다.
2. 안락사에 대한 사례와 견해
2.1. 국내 사례
2.1.1. 김할머니 사건
김할머니 사건은 2008년에 발생한 국내 최초의 존엄사 사례이다. 김할머니는 2008년 2월 15일 세브란스 병원에 입원하였으나 3일 후인 18일에 식물인간 상태에 빠졌다. 이에 가족들은 "무의미한 연명치료를 중지해 달라"며 인공호흡기 사용 중단을 요구하였으나, 병원측은 "살아있는 환자의 치료를 중단할 수 없다"며 거절하였다. 결국 대법원까지 가는 소송 끝에 재판부는 "인공호흡기에 의존한 연명은 인격적 가치를 제한하기 때문에 병원은 인공호흡기를 제거하라"는 판결을 내렸다.
그러나 호흡기를 제거한 이후로도 김할머니는 100일 이상 자발적으로 호흡을 지속하며 안정적인...
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