전자의 비전하 측정 실험 예비 및 결과 보고서

소개

전자의 비전하 측정 실험 예비 및 결과 보고서 이며 예비 보고서와 결과보고서 파일 2개를
합쳐놓아 7장 가량의 현대물리학 실험 보고서입니다.

목차

1. 전자의 비전하(e/m) 측정실험
(1) 실험목적
(2) 실험원리
(3) 실험기자재

2. 전자의 비전하 측정장치(SG-6132D)

3. 전하의 비전하 전원장치(SG-6134D)
(4) 실험방법
(5) 실험결과
(6) 검토 및 고찰
(7) Appendix
(8) 참고문헌

본문내용

(1) 실험목적
전자의 전하와 질량의 비를 측정하며 대전입자가 자기장 내에서 운동할 때 받는 Lorentz force를 이해한다.

(2) 실험원리
가열된 필라멘트 음극에 의해서 방출된 전자는 양극에 가해준 전위차에 의해 가속된다. 양극에 있는 작은 구멍을 통하여 전자가 자기장이 있는 곳으로 들어가면 전자는 속도와 자기장에 수직한 방향으로 힘을 받아 원운동을 한다. 이 실험기구의 관 내부에는 저압의 헬륨 Gas가 들어 있어서 전자가 수은과 충돌하여 헬륨 Gas를 여기(또는 들뜸, excitation)시킨다. 여기된 헬륨 Gas에서 나오는 형광에 의하여 전자의 궤도와 위치를 결정할 수 있다. 전하량이 인 전자가 전위차 인 곳에서 가속될 때 얻는 운동 에너지는 이므로 전자의 질량을 이라고 할 때 전자의 속도는 다음과 같이 주어진다.

<중 략>

Thomson이 사용한 음극선관은 전형적인 음극선관으로 압력이 충분히 낮을 때 음극에 가까운 공간은 어둡다. 그러나 압력을 더 내리면 이 어두운 부분이 관 전체로 확장되어 유리벽까지 도달하게 되면 이때 유리에 glow가 발생한다. A, B를 구멍 뚫린 판으로 막으면 glow는 유리 위에 점으로 나타나는데, 정전기장이나 자기장으로 편의 시킬 수 있다. 1897년에 J. J. Thomson은 음극선에 대한 질량과 전하의 비를 측정 하였다.그림 2는 음극선에 관한 그의 논문에서 이용한 실험장치이다. 그의 논문 내용을 살펴보면 논문에서 논의한 실험은 음극선의 본성을 알아보기 위한 것이다. 이 선들의 정체에 대해서는 아주 다양한 견해들이 있다. 독일 물리학자들이 거의 공통으로 갖고 있는 견해로서는 이 선들은 균일한 자기장 속에서도 직진하지 않고 원을 그리기 때문에 여태껏 관찰하지 못한 신비한 현상이 일어나는 어떤 과정에 기인한다고 하였다. 또 다른 견해는 전적으로 신비로운 어떤 존재가 아니고, 이 선들은 틀림없이 물질이며 음으로 대전된 물질입자와 같은 궤적을 그린다고 했다. 아주 다른 두 견해 중에서 하나를 선택하는 것은 언뜻 보아 별로 어렵지 않을 것으로 생각되며 이 문제를 깊이 연구한 물리학자들의 한 사람으로서 어느 한쪽을 지지하게 되었다. 전기를 띤 입자의 이론은 연구목적을 위해서는 신비론보다 훨씬 유리하다. 신비론으로 어떤 주어진 조건하에서 어떤 일이 일어날 것인지 예상할 수가 없다. 왜냐하면 이 이론은 명확한 것이고 그 결과를 예언 할 수 있기 때문이다.

참고자료

· 대구대학교 사범대학 과학교육학부(물리교육전공) 실험 매뉴얼
· 일반물리학 실험. 한국물리학회. 청문각
· Kyunghee Univ Department of Physics 비전하 측정실험 매뉴얼에서 변형
· 대학물리학. Raymond A. Serway. 북스힐, 1116pp