[흑체복사실험]BlackBody Radiation

소개

서울대학교 현대물리학 실험에서 A+을 받은 레포트입니다. 흑체복사실험으로 실험의 방법과 데이터 분석을 깔끔하게 하였고 실험에 필요한 기본 물리이론과 필요한 배경지식도 상세하게 설명하였습니다. 결론에대한 논의와 아쉬웠던 점들도 잘 정리해 놓았습니다.

목차

1.배경지식
2.실험방법
3.실험결과
4.결과분석및 토의

본문내용

흑체복사
①기본개념
공동복사(空洞輻射)라고도 한다. 특히, 벽이 일정 온도 T K로 유지되어 열평형에 이르렀을 경우, 내부의 복사는 온도 T K의 완전흑체(完全黑體)가 발하는 복사와 완전히 같은 파장분포를 보인다. 실험적으로는 ［그림］과 같이 공동의 일부에 작은 구멍 H를 뚫어, 여기서 복사되는 온도 T K의 흑체복사에 대하여 살핀다. M.플랑크는 이에 양자론을 처음으로 적용하여 유명한 복사에너지의 파장분포식(플랑크의 복사식)


을 유도하였다. 여기서 c는 광속(光速), h는 플랑크상수, r는 볼츠만상수이다. 이 식에서 빈의 변위법칙이나 슈테판-볼츠만의 복사를 이끌어낼 수 있다. 흑체복사는 노(爐)나 별 등의 온도를 추정하는 데 사용한다.


플랑크가 연구하고 있던 현상의 이름은 흑체복사(black-body radiation)이다. 흑체복사는 완전히 흡수하는 무반사,무광택의 검은 물체에서 나오는 방사를 말한다. 검은 것은 색이 없음을 뜻하므로 흑체는 가열하지 않는 한 색깔이 없다. 가령 흑체가 어떤 색을 낸다면 그것은 인위적으로 거기에 에너지를 가했기 때문이고 자연발생적으로 그 색채를 반사하거나 방출하지 않음을 알 수 있다.
흑체란 반드시 검은 고체를 뜻하지는 않는다. 조그마한 구멍이외는 완전히 밀폐된 금속상자
하나가 있다고 가정하자 그 안을 들여다 보면 무엇이 보일까? 아무것도 보이지 않는다. 그 안에 빛이 없기 때문이다. ( 그 구멍으로 빛이 조금은 들어 오겠지만 무엇이 보일정도가 되지는못한다.)그러면 그 상자가 시뻘겋게 달아오를 때까지 열을 가하여 그 구멍으로 들여다 보면 붉은 색이 보인다. 이것이 플랑크가 연구했던 현상이다.

②개론적인 내용
1900년에 물리학자들은 한결같이 이러한 생각을 가지고 있었다. 들뜬 원자의 전자들이 흔들리기 시작하면 전자는 에너지를 원활하고 지속적으로 방출하여 마침내 `다 닳아서` 에너지가 사라진다. 그러나 플랑크는 흔들리는 전자가 그렇게 하지는 않는다는 사실을 발견했다. 그들은 오로지 일정한 양을 단위로 해서 에너지를 방출하거나 흡수하고 있다. 시계의 태엽이 플리듯이 원활하고도 연속적으로 에너지를 방출하지 않고 그들은 에너지를 내며 분출할 때마다 에너지 수준이 떨어져서 드디어 완전히 진동을 그치게 된다.

참고자료

· 새대학 물리
· 현대물리학 - Beiser저
· statistical mechanics - kerson huang 저
· quantam mechaincs - anderson 저