'포항공대' 물리실험 - 금박에서의 알파입자 산란을 통한 러더퍼드 원자모델 탐구

소개

<포항공대 물리학과 물리실험 과목 레포트>
러더퍼드 원자모델(태양계 모델)을 검증하기 위해 금박에 알파입자를 쏘아주고 그 결과로 러더퍼드 원자모델을 검증하는 실험입니다.
초록-도입-이론-실험방법-결과 및 분석-결론 순서이며, 실제 실험한 데이터와 직접 그린 그림, 그래프가 포함되어 있습니다.
워드로 작성되어 있어 본문 글, 그림, 수식, 그래프의 복사 붙여넣기가 쉽습니다!

아래와 같은 학생에게 도움이 될 것입니다.
1. 해당 과목을 수강하여 참고할 보고서가 필요한 물리학과 학생
2. 일반물리 실험 보고서 작성 요령이 어려운 공대 학생
3. 원자모델, 원자론 등 과학에 관심이 많은 고등학생

목차

I. 도입 (Introduction)
II. 이론 (Theory)
III. 실험방법 (Experiment)
IV. 결과 및 분석 (Result & Analysis)
V. 결론 (Conclusion)

본문내용

본 실험에서는 물질의 기본인 원자의 구조를 탐구한다. Rutherford가 제시한 원자모델인 원자 중심에 양전하를 띠며, 대부분의 질량을 차지하는 원자핵이 있고 그 주위를 전자가 돌고 있는 태양계 모델을 검증한다. 금박에 여러 각도에서 α입자를 쏘아주고 검출기에 검출되는 정도를 측정하여 그 결과가 〖1/sin〗^4⁡〖θ/2〗와 비례함을 알아내어 Rutherford의 원자모델로부터 유도된 산란공식과 그의 태양계 가설이 타당함을 검증하였다.

INTRODUCTION
물질이 원자로 이루어져 있다는 생각은 18세기 John Dalton 원자설에서부터 시작되었다. 19세기, J.J. Thomson은 음극선 실험에서 전기장(자기장)을 걸어주었을 때 광선이 휘는 것을 통해 전자를 발견하였고 원자는 푸딩같이 생겼으며 전자가 군데군데 박혀있다는 푸딩-건포도 모델을 제시하였다. J.J. Thomson의 제자였던 Ernest Rutherford는 얇은 금속 막에 α입자를 쏘아 푸딩 모델의 타당성을 검증하려 했었다. 푸딩-건포도 모델이 맞다면, α입자는 고에너지를 갖고 있지만 원자 내에서 양전하는 넓게 분포되어있으므로 α입자가 쏘아졌을 때 전기적 반발력을 충분히 주지 못해 α입자는 경로가 조금 휘어지거나 거의 직진하여 금속 막 반대편으로 검출될 것이라 생각하였다. 하지만 그의 동료 Geiger와 Marsden이 수행한 실험에서 1/8000의 확률로 α입자빔과 검출기 사이의 각도가 90°일 때도 도달하였고, 새로운 원자모델이 필요하였다. Rutherford는 양전하와 원자 질량의 대부분을 차지하는 ‘핵’이 원자 중심에 10^(-14) m의 스케일로 존재할 것이라고 가정하였고, 그 가정에 맞는 산란공식을 유도하였다. Geiger와 Marsden의 실험결과는 Rutherford의 산란공식이 타당함을 입증하여 Rutherford의 태양계 모델은 널리 받아들여졌다.

참고자료

· 없음