[일반화학실험 A+ 1등 자료] 실험 10. 원자의 방출 스펙트럼 실험 결과 보고서

소개

"[일반화학실험 A+ 1등 자료] 실험 10. 원자의 방출 스펙트럼 실험 결과 보고서"에 대한 자료입니다

이공계열 4.5 만점 수석 학생의 보고서입니다.
각 실험에 대한 결과와 실험 후에 생각해 보아야 하는 결과 보고서의 문제에 대한 답안이 자세하게 적혀있습니다.
두 장 이상의 실험에 대한 고찰이 작성되어 있습니다.

목차

Ⅰ. 실험 데이터 및 처리
(1) Part I: 여러 광원들의 스펙트럼 - 연속 스펙트럼과 선 스펙트럼

(2) Part II: 스펙트럼 파장의 검정곡선
1. 수소 원자 스펙트럼에서 관찰된 스펙트럼선들의 파장은 다음과 같다. 각 스펙트럼 선에 대응하여 유리봉의 기준점으로부터 측정한 거리를 적어라.
2. 파장(nm) vs 거리(cm) 의 그래프를 그리고, 이들 데이터를 지나는 직선을 그어라. (거리는 x-축, 파장은 y-축으로 잡을 것.)
3. 앞의 그래프의 직선을 나타내는 직선식()의 기울기 a와 절편 b의 값을 구하라.

(3) Part III: 헬륨 스펙트럼
1. Part II에서 구한 직선식의 기울기와 절편 값을 이용하여, 헬륨 스펙트럼에서 측정한 기준점으로부터의 거리(x)를 파장(y)으로 변환하라.
2. 문헌 조사 또는 인터넷 검색을 하여 헬륨 원자 스펙트럼에서 400 ~ 700 nm 사이의 스펙트럼 선들의 파장을 조사하여 위의 표에 적고 실험 결과와 비교하라.

(4) Part IV: 형광등의 수은 스펙트럼
1. Part II에서 구한 직선식의 기울기와 절편값을 이용하여, 수은 스펙트럼에서 측정한 기준점으로부터의 거리(x)를 파장(y)으로 변환하라.
2. 문헌 조사 또는 인터넷 검색을 하여 수은 원자 스펙트럼에서 400 ~ 700 nm 사이의 스펙트럼 선들의 파장을 조사하여 위의 표에 적고 실험 결과와 비교하라.

(5) Part V: 여러 가지 광원들의 스펙트럼
1. 여러 기체 방전관의 스펙트럼들은 수소나 헬륨의 스펙트럼과 어떻게 다른가?

Ⅱ. 실험 결과에 대한 고찰

Ⅲ. 다음의 질문에 답하시오.
1. 태양 빛, 형광등, 백열등에서 방출되는 빛은 모두 연속 스펙트럼을 나타내나, 이들 스펙트럼은 모두 다르다. 이들 연속 스펙트럼은 어떻게 다르며, 이러한 차이가 생기는 이유는 무엇인가?
2. 수소 원자의 스펙트럼에서 각 스펙트럼 선의 파장 는 다음 식과 같이 두 개의 정수, n1과 n2로 나타낼 수 있다:
3. 분광기의 슬릿은 왜 폭이 좁은 직사각형 모양으로 만드는가? 또한 슬릿의 폭을 넓게 만들면 스펙트럼에 어떤 영향을 미치는가? 폭을 좁게 만들면 스펙트럼에 어떤 영향을 미치는가?
4. 기체 방전관에서 원자의 방출 스펙트럼을 얻을 수 있는 것처럼, 고온의 불꽃에서도 들뜬상태의 원자로부터 방출되는 빛의 스펙트럼을 얻을 수 있다. 이러한 원자의 방출 스펙트럼은 화학종의 분석에 어떻게 이용될 수 있는가?

본문내용

실험 데이터 및 처리

Part I: 여러 광원들의 스펙트럼 - 연속 스펙트럼과 선 스펙트럼

실험에서 관찰한 여러 광원들의 스펙트럼을 연속 스펙트럼과 선 스펙트럼으로 분류하라.

연속 스펙트럼을 가진 광원
선 스펙트럼을 가진 광원

Part II: 스펙트럼 파장의 검정곡선

1. 수소 원자 스펙트럼에서 관찰된 스펙트럼선들의 파장은 다음과 같다. 각 스펙트럼 선에 대응하여 유리봉의 기준점으로부터 측정한 거리를 적어라.

스펙트럼 선
스펙트럼 선의 색
파장 (nm)
기준점으로부터의 거리(cm)


<중 략>

실험 결과에 대한 고찰
이번 실험은 투과 회절발 필름을 사용하여 제작한 분광기를 통해 여러 가지 조명등이나 기체 방전관으로부터 방출되는 빛을 파장별로 분리하며, 이를 관찰/비교하고 파장을 이미 알고 있는 스펙트럼선들을 이용해서 검정 곡선을 제작하여 이를 통해 다른 광원에서 방출되는 빛의 파장을 결정하겠다는 목표를 갖고 진행하였다. 첫째로, 시리얼 분광기를 통해 형광등, 백열등, 할로젠등, 햇빛, 수소기체에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 관찰하였다. 이때, 태양을 직접 보지 않도록 주의해야한다. 각각에서 방출되는 빛의 스펙트럼 관찰 후, 연속 스펙트럼인지 선 스펙트럼인지 분류 하는 시간을 가졌다. 본 실험을 통해, 형광등, 백열등, 할로젠등, 햇빛은 연속 스펙트럼을 가진 광원이며, 수소기체는 선 스펙트럼을 가진 광원이라는 결론을 도출해 내었다.
또한, 태양 빛, 형광등, 백열등은 모두 연속 스펙트럼을 나타내지만, 서로 약간의 차이가 존재하는 점을 발견했다. 태양 빛의 연속 스펙트럼에서는 검은색 흡수선이 나타나며, 형광등의 연속 스펙트럼에서는 수은의 선 스펙트럼과 비슷한 스펙트럼도 함께 나타난다. 또한, 백열등의 스펙트럼에서는 빨간색 스펙트럼이 비교적 강하게 나타난다. 태양 빛의 연속 스펙트럼에서 검은색 선이 나타나는 것은 태양의 깊숙한 안쪽에 고온의 층에서 나온 연속 광에서 얕은 층의 저온가스 파장 빛만을 흡수했기 때문에 나타난 것으로 이를 흡수선이라고 부른다.

참고자료

· 없음