[에너지 양자화]Franck-Hertz Experiment with Ne tube

소개

포항공대 물리학과 물리실험1 (2010)
여섯번째 실험인 Franck-Hertz Experiment with Ne tube 결과보고서입니다.

불활성 기체인 Ne 의 에너지 준위가 불연속함을 알아보는 실험입니다.
참고하세요.

목차

1. 배경과 동기

2. 이론
1) 보어의 원자 모형
2) 네온 기체의 에너지 준위
3) 플랑크-헤르츠 실험 장치의 원리

3. 실험방법
3.1) 준비물
3.2) 과정

4. 실험 결과 및 고찰

5. 결론

6. References

본문내용

플랑크-헤르츠 실험을 통해서 보어의 원자 모형에 따른 불연속적인 에너지 준위를 확인한다. 실험에서는 단원자 원자인 네온이 들어있는 관에 가속된 전자를 방출시켰을 때, 저지 전압(retarding voltage)을 극복하고 양극(A)에 도달하여 흐르는 전류를 측정하게 된다. 측정된 전류의 경향성을 통해서 전자와 네온 기체의 충돌에서의 전자의 에너지 변화를 알 수 있다. 실험 결과 전자와 네온 기체의 충돌에서 특정한 양의 에너지만 주고받는 것을 알게 된다.

1. 배경과 동기
1990년대에 원자에 대한 다양한 연구가 진행되면서 원자 모형에 대한 여러 가지 가설들이 제시되었다. 러더퍼드는 실험을 통해서 원자는 원자핵을 중심으로 전자가 원운동하는 형태라고 제안하였다. 하지만 이 모형은 당시에 알려져 있던 전자기학적 관점에서 보면 매우 불안정한 구조였다.
이러한 의문을 해결하기 위해 보어는 원자의 에너지가 불규칙적이라는 양자가설을 제시하여 설명하였다. 그의 모형에 따르면 원자의 전자는 불규칙적인 특정한 궤도에만 존재할 수 있다. 보어의 원자 모형이 제시되고 나서 한 해 뒤에 플랑크와 헤르츠가 수은에 가속된 전자를 투과시키는 실험으로 이를 입증하였다.
원자 모형에서 양자적 성질을 처음으로 제안한 보어의 원자모형을 실험적으로 입증한 플랑크-헤르츠 실험은 물리사적으로 매우 중대한 실험이었다. 이번 실험에서는 수은과 같이 단원자 기체인 네온을 이용하여 실험을 한다. 실험을 통해서 가속된 전자가 네온 기체에 충돌하면서 잃는 에너지가 특정한 값만을 가지는 것을 확인하고, 이를 통해 원자의 에너지 준위가 불규칙적인 것을 확인하고자 한다.

참고자료

· http://edulab.postech.ac.kr(2010년 읽기자료)
· http://100.naver.com/100.nhn?docid=76354(2010.11)
· http://physica.gsnu.ac.kr/physedu/modexp/FranckH/main.htm(2010.11)