[연세대학교 물리학과 물리학실험(B-1)] 4번 실험 결과레포트 (연세대학교 물리학과 전공필수 실험과목)

소개

연세대학교 물리학과 전공필수 (3학년) 물리학실험(B-1) 결과레포트입니다.
전체 36명의 학생 중 4등의 성적을 받았고 최종 성적은 A0 나왔습니다.
이론, 실험 과정, 실험 결과 및 분석, 실험 데이터와 사진이 모두 포함되어 있습니다.
예비레포트 내용은 본 결과레포트에 모두 포함되어 있습니다.

목차

1. 실험 개요
2. 이론적 배경
3. 실험 장비
4. 실험 과정
5. 실험 결과 분석
6. 오차 원인 분석
7. 결론 및 고찰
8. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 개요
이번 주제에서는 원자 내에서 전자가 존재하는 Energy level이 양자화되어 불연속적으로 존재하는 것을 확인하기 위해 James Franck와 Gustav Hertz가 고안한 실험을 수행하였다. 우리는 Franck-Hertz supply unit의 Driving potential과 Breaking voltage를 조절하며 컴퓨터에서 Franck-Hertz curve를 얻었고 Light emission을 눈으로 직접 관찰하며 두 결과를 비교하는 과정을 진행하였다.

<중 략>

(2) Excitation of Atom
원자를 바닥 상태에서 들뜨게 해서 복사선을 방출하게 하는 방법으로는 크게 두 가지가 있다.
한 방법은 다른 입자와 충돌시키는 것으로 충돌이 일어나는 동안 그들의 운동에너지 중 일부가 원자에 의해 흡수되어 들뜨게 되는 것이다. 이렇게 들뜬 원자가 한 개나 그 이상의 광자를 방출하면서 바닥 상태로 되돌아오는 데는 초가 평균적으로 소요된다.
희박한 기체에서 형광 방전을 일으키기 위해서는 전자나 원자 이온이 충돌하는 원자를 들뜨게 할 만큼 충분한 운동에너지를 갖도록 가속시키기 위한 강한 전기장을 가한다. 충돌하는 입자들의 질량이 서로 같을 때 에너지의 전달이 최대가 되므로 이와 같은 방전에서 원자 내의 전자에 에너지를 공급하기 위해서는 전자가 이온보다 더 효율적이다. 네온과 수은 증기가 들어 있는 관 내부의 두 전극 사이에 강한 전기장을 걸었을 때 특징적인 스펙트럼 복사가 방출된다. 네온의 경우에는 붉은색을 띠고, 수은 증기의 경우에는 푸른색을 띤다.
또 다른 여기 방법은 높은 에너지 준위로 올라가는 데 딱 맞는 에너지의 광자를 흡수하는 것이다. 모든 파장을 다 포함하는 백색광이 수소 가스를 지나갈 때, 에너지 준위들 사이의 전이에 해당하는 파장을 갖는 광자는 흡수된다. 이렇게 들뜬 수소 원자는 그 여기 에너지를 거의 동시에 재방출한다.

참고자료

· A. Beiser, Concepts of Modern Physics, 6th Edition (McGraw-Hill, New York, 2003)
· 4번 실험 Manual
· http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hyde.html
· http://www.pas.rochester.edu/~blackman/ast104/bohr.html