[경희대] Blackbody radiation

소개

경희대학교 광전자공학실험을 진행한 자료입니다.

Vacuum chamber에서 tungsten filament를 이용하여 blackbody radiation의 luminance 특성을 분석합니다.

Resistance, luminance, energy-temperature, power 간의 상관관계를 분석합니다.

Planck's constant, Stefan-Boltzmann law 등을 규명합니다.

목차

I. 실험 목표

II. 실험 장비

III. 실험 과정
A. Tungsten filament 제작
B. Tungsten filament의 SEM detect
C. Blackbody radiation 관찰

IV. 실험 결과
A. 대기에서 blackbody radiation 관측 결과
B. 진공에서 blackbody radiation 관측 결과
C. Luminance, resistance, power spectrum
D. 복사율 결과

V. 결론및고찰

본문내용

I. 실험 목적

- 텅스텐 필라멘트에 전류를 흘려 방출하는 빛의 특성에 대해 측정한다. 이를 통해, 흑체 복사(BR)에 대해 이해하고 측정한 값들을 Wien’s displacement law, Planck’s law, Stefan-Boltzmann law에 대입해 본다.

II.시약및장비

-텅스텐
-Scanning Electron Microscope(SEM)
-CS-1000A
-2400 Source meter
-Power supply
-진공챔버
-Sonicator

III.실험과정

A. 텅스텐 필라멘트 제작
① 지름이 각각 0.3mm, 0.1mm인 두 개의 텅스 텐 필라멘트를 볼트에 감아 코일 형태로 만 든다.
② Source meter를 통해 각 필라멘트의 저항을 측정하고, 이를 계산한 저항 값과 비교한다.
③ 지름, 길이, 저항, 권선수 등의 필라멘트 spec을 측정한다.

B. 텅스텐 필라멘트의 형상 확인
① 디지털 광학 현미경으로 관찰
② 전자 현미경으로 관찰
Fig 5를 보면 텅스텐 필라멘트의 표면에 particle을 볼 수 있다. 이는 먼지, 지문, 텅 스텐 생성 과정에서의 비균일성 등의 원인 으로 볼 수 있다. 이는 반사 또는 복사 흡 수 등을 일으킬 수 있으므로 세정을 해야 한다.

C. 텅스텐 필라멘트 세정
① 양친성 물질인 acetone으로 10분간
② IPA(Isopropyl alcohol)로 남아있는 acetone을 세정한다.
③ N2 blowing을 통해 남은 용매를 제거한다.

D. 대기에서 blackbody radiation 관찰
① Power supply에 각 텅스텐 필라멘트를 연결 하고 전압을 올려가며 전류-전압을 측정하고 blackbody radiation을 관측한다.
② 측정한 값을 통해 I-V-R graph를 그려본다

측정한 값을 통해 I-V-R graph를 그려본다

참고자료

· 이미섭, 김상년(2014). <플랑크흑체복사와빈의변위공식을이용한꼬마전구의온도와플랑크상수측정>. 현장과학교육, 8(2), 149-154