[일반물리학] 전자의 비전하 시험

소개

전자의 비전하시험 레포트입니다.

목차

*실험방법*
[실험결과]
[결과분석]
[오차논의 및 검토]

본문내용

전기장과 자기장을 운동해 지나가는 하전 입자에 작용하는 힘과 균일한 자기장을 발생시키는 헬름홀츠 코일 등 이러한 이론들을 바탕으로 하여 전자의 비전하 e/m을 측정한다. 톰슨은 음극선이 입자의 흐름이라는 예상 아래 정전기장이나 자기장에 의해 음극선이 마이너스 전기의 흐름처럼 휜다는 것을 보여주고 있다. 톰슨은 음극선이 휘는 것을 관측하여서 음극선을 구성하고 있는 입자의 전하량 e를 그 입자의 질량 m으로 나눈 값인 비전하(e/m)을 구할 수 있었다. 그리고 이 비전하는 방전관 내의 기체나 전극으로 사용한 물질의 종류에 불구하고 일정하다는 것을 알게 되었으며 음극선 입자가 모든 원자에 공통한 구성 요소임을 엿 볼 수 있으며 이 음전기를 띤 입자를 전자라는 이름이 붙여졌다.

*실험방법*

(1) 비전하 측정장치의 전면에있는 6개의 단자와 전원장치의 6개의 단자를 각각 리드선으로 연결한다.
(2) 전원 스위치를 올린다. 스위치를 올리면 비전하 측정관 내부의 필라멘트가 빨갛게 가열되기 시작한다. 필라멘트가 충분히 가열될 때까지 약 1분 정도 기다린다.
(3) 전원장치의 우측에 있는 전압조절 다이얼을 서서히 돌려 전자가속장치의 음극(K)과 양극(P) 사이의 전압을 150V가 되게 하고, 이 전압 V를 기록한다. 이때, 전압을 높여줄수록 전자의 운동 궤적이 선명해진다.
(4) 비전하 측정장치의 전면 좌측 하단에 있는 전류조절 다이얼을 돌려서 헬름홀츠 코일에 흐르는 전류를 조절하여 자기장의 세기를 변화시켜가면서 전자의 운동궤적이 원이 되게 한다.
(5) 비전하 측정관의 앞에 있는 금속 눈금자가 전자의 원운동 궤적의 정중앙에 오도록 높이를 조절한 후, 전자의 원운동의 지름이 이 눈금자의 임의의 값에 정확히 일치하도록 전류의 세기를 다시 조절한다. 그리고 이때의 전류 I와 원궤도의 반경 r을 측정하여 기록한다.
(6) 헬름홀츠 코일의 반경 R과 코일의 감은 수 N을 확인하여 기록한다.
(7) 측정한 V, I, r, R, N을 이용하여 헬름홀츠 코일의 중간지점에서의 자기장의 세기 B와 전자의 비전하 을 구한다.
(8) 전자의 비전하의 실험값 을 참값과 비교하여 본다.
(9) 과정 (5)에서보다 전자의 원운동의 지름을 작게 하여가며 이상의 실험을 총 5회 수행한다.
(10) 과정(3)에서의 전자가속장치의 음극(K)과 양극(P) 사이의 전압을 200~250V로 올린 후, 과정 (4)~(9)를 수행한다.
(11) 실험을 마칠 때는, 먼저 K-P 단자의 전압을 0V로 낮춘 후, 헬름홀츠 코일에 흘려주는 전류를 차단시키고, 전원 스위치를 내려 필라멘트의 전원을 끈다.

참고자료

· 없음