110318지만효과예비

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자세히 적었으며 A+받은 보고서입니다.

목차

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본문내용

(1) 실험의 목표
광원에 자기장을 걸어주어 정상 zeeman effect에서 나타나는 성분들을 관측하고 그 변화를 자세히 관찰해 기록하고, 이론과 비교해본다.

(2) 배경
네덜란드의 물리학자 zeeman은 일정한 수준 이상의 자기장하에 걸려있는 나트륨의 스펙트럼 선이 확장한다는 사실을 관찰해냈다. 하나여야만 하는 스펙트럼선이 여러 가지로 갈라지는 이 현상을 바로 zeeman effect라고 한다. zeeman effect는 스펙트럼이 간단하게 두세줄로 갈라지는 경우는 “정상 지만 효과”, 매우 복잡하게 갈라지는 경우는 “이상 지만 효과” 라고 하며, 그 당시로서는 “정상 지만 효과”만이 설명이 가능했다.(“이상 지만 효과”는 양자역학이 들어선 몇십년 후에나 가능했다.) 지만 효과가 나타나는 기본적인 이유는 전자 스핀이다. 강력한 자기장 하에서 자기쌍극자의 크기를 결정할 때 전자의 스핀과 간섭하게 되어 자기장의 유무에 따라 전자의 에너지가 조금씩 차이가 나도록 만들고, 결국 이 때문에 자기장 속에서 원자가 스펙트럼선을 방출할 때 그 선이 몇 갈래로 갈라지는 것이다.

정상지만효과의 실험그림

(3) 이론
a. 양자수
가령 정상상태에 대해서는 에너지의 값을 하나의 양자수라 생각할 수 있지만, 한 에너지 고유값에 일반적으로 다수의 독립된 상태가 축퇴(縮退)되어 있으므로 각각의 상태를 구별하기 위해서는 각운동량의 크기, z성분의 값, 기타 물리량을 양자수로서 지정해야 한다. 예컨대 원자 내의 전자에 대해서는 그 정상에너지는 2π2me4/h2n2(m,e는 전자의 질량 및 전하, h는 플랑크상수)으로 이 경우 주양자수는 n(＝1,2,…)이고, 궤도각운동량은√l(l+1)·h/2π로서 l (＝0,1,2,…)이 방위양자수이며, 궤도각운동량의 z성분의 크기는 m?(h/2π)로 m?(＝l, l－1, l－2,…,－l)이 자기양자수이다.

참고 자료

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