프랑크 헤르츠 실험 (Frank-Hertz Experiment)

소개

물리학 실험의 프랑크 헤르츠 실험 (Frank-Hertz Experiment)의 이론과 측정 결과의 최종보고서입니다.

목차

Ⅰ. Objective 실험의 목적
Ⅱ. Theory and Principle 이론 및 원리
Ⅲ. Apparatus and Procedure 실험 기구 및 방법
Ⅳ. Data & Error Analysis (결과 및 오차분석)
Ⅴ. Discussion and Conclusion (토론과 결론)
Ⅵ. Reference (참고)

본문내용

Ⅰ. Objective 실험의 목적
네온 기체에 전자를 충돌시켜서 네온의 에너지 상태가 양자화(에너지 준위의 불연속성) 되어 있음을 확인한다. 실험을 통해 에너지 준위와 여기에너지의 개념을 익힌다.

Ⅱ. Theory and Principle 이론 및 원리

<Frank-Hertz의 실험>

1914년 제임스 프랑크 (James Franck, 1882-1952)와 구스타프 헤르츠 (Gustav Hertz, 1887-1975)는 전자를 수은 증기의 원자에 충돌시키는 실험을 했다. 이 실험에서 프랑크와 헤르츠는 수은 원자가 4.9 eV 만큼의 에너지를 단계적으로 흡수하는 것을 발견했다.
이 실험은 보어의 원자 모형을 확증하는 실험으로 많은 교과서에 알려져 있다. 하지만 1914년 당시 프랑크와 헤르츠는 보어의 정상 상태에 대한 개념을 알지 못한 채로 이 실험을 했다. 즉 프랑크와 헤르츠의 실험은 전자와 원자의 충돌 실험을 하는 과정에서 얻어진 것으로 보어의 학문적 네트워크와는 다른 연구 전통 내에서 발전한 것이었다. 전쟁이 끝난 뒤인 1919년 프랑크와 헤르츠는 보어의 원자 모형에 대한 논의를 접할 수 있게 되었고, 자신의 실험이 바로 보어의 원자 모형을 확증하는 실험이라는 것을 알게 되었다. 이에 따라 1925년 프랑크와 헤르츠는 보어의 원자 모형을 실험적으로 확증한 공로로 노벨 물리학상을 받았다.
원리: Frank-Hertz 실험 장치는 희박한 순수가스(네온, 아르곤, 수은 증기)를 넣은 진공관인 Frank-hertz 관을 사용하여 그 기체 원자의 에너지 준위의 차를 측정하는 장치이다.
전압을 걸어주면 전자가 방출되는데 그 전자가 기체 원자와 충돌하면서 에너지 준위가 높아진다. 그 에너지를 여기 에너지라고 부른다.

참고자료

· 실험 물리학Ⅱ 교재
· 대학 물리학 [북스힐]
· 현대물리학 (Concepts of modern physics) [Mc Graw Hill]
· http://www.postech.ac.kr/press/pp/main.html
· 서울 과학 기기 http://www.physicspro.co.kr/