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리드베리 상수 측정 실험 보고서 평가A+최고예요

닐스 보어의 원자 모형으로 수소 방출 스펙트럼이 불연속적인 이유를 설명하였다. 이 실험을 통해 실제 수소 선 스펙트럼을 관측하고, 가시광선 영역에서 세기가 강한 파장을 관측한다. 이 측정 파장을 통해 리드베리 상수를 구할 수 있고, 이론값과 비교하여 보어의 수소 원자 모형과 일치하는지 검증할 수 있다. 더 나아가 현대의 원자모형으로는 수소의 선 스펙트럼을 어떻게 설명하는지 생각해볼 수 있다.I. 서론19 세기 수소 방출선이 불연속적임을 관측하였다. 이에 물리학자 닐스 보어는 수소의 방출 선스펙트럼을 설명하기 위하여 원자모형을 발표하였다. 원자모형의 아이디어는 전자의 궤도가 연속적이지 않고, 정수로 떨어지는 일정 궤도를 돌고 있는 것이다. 이와 같이 어떤 물리량이 연속적이지 않고, 불연속적인 값을 가진다는 의미로 양자화라는 용어를 사용하고, 이 개념을 닐스 보어가 최초로 도입하였다. 보어는 수소 원자 모형을 설명하기 위해 몇 가지 가정을 세웠다. (1) 원자의 전자는 핵을 중심으로 공전한다. 이 때 전자는 핵과 전자의 전자기적 인력으로 원운동을 한다. (2) 전자는 양자화된 궤도 내에서는 전자기 복사를 방출하지 않고, 안정적으로 공전한다. 전자가 해당 에너지 준위에서 원운동할 때 발생하는 에너지 변화량은 무시한다. (3) 전자는 오직 다른 에너지 준위로 전이할 때만 에너지를 흡수 혹은 방출한다. 보어의 이런 가정을 통해 고전역학으로 수소의 원자 모형을 설명할 수 있었다.n=1 인 것이 원자의 바닥 에너지 상태이고, n 이 커질수록 전자가 들뜬 상태가 된다. 그러다가 n 이 무한대로가면 이온화되는 것이다. 수소의 경우 원자핵과 전자 1 개로만 이루어져 있기 때문에 다른 전자기적 상호작용이 없지만 원자번호가 많아지거나 다른 원자가 근처에 추가된다면 다른 상호작용도 추가되어 더 복잡한 에너지 준위가 생길 것이다.

자연과학| 2021.12.22| 7페이지| 2,000원| 조회(611)

발머, 방출선, 리드베리 상수, 리드베리, 발머 방출선

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유리판의 굴절률 측정 평가A+최고예요

전자기파의 파동성을 이해하고, 실험 목적에 맞게 마이켈슨 간섭계를 구성하여 다양한 실험을 할 수 있다. 마이켈슨 실험의 투과도 50%, 반사율 50%의 렌즈를 활용하여, 갈라진 두 경로 중 한 경로에 유리판을 설치한다. 유리를 회전시키며 빛이 통과하는 유리판의 두께를 조절하여 간섭무늬를 측정하고, 지나가는 간섭무늬의 개수를 이용하여 유리의 굴절률을 측정하였다. 더 나아가 실제 마이켈슨이 이 간섭계를 이용하여 에테르의 유무를 증명한 실험은 어떻게 설계해야 하는지 생각해볼 수 있다.I. 소개간섭계 실험장치를 이용하여 마이켈슨 간섭계를 구성하고 동심원의 줄무늬로 만들어 지는 간섭 무늬를 관찰할 수 있다. 유리판이 회전할수록 빛이 통과하는 유리판 두께가 길어져 간섭무늬에 변화가 일어난다. 회전 각도와 간섭무늬 개수를 통해 유리판의 굴절률을 계산할 수 있다.II. 서론빛은 전자기파이다. 따라서 전자기파가 진동하며 진행한다. 파동의 원리와 같이 빛도 간섭하고, 특정 조건을 만족시켰을 때 이중 슬릿 실험 결과와 같은 간섭 무늬를 생성한다.마이켈슨 간섭계의 중앙 렌즈는 투과도가 50%, 반사도가 50%인 렌즈 및 거울 장치이다. 따라서 투과한 빛과 반사된 빛의 경로가 서로 달라지면서 그 경로차이를 이용해 스크린에 간섭무늬를 관찰할 수 있다.과거 마이켈슨은 전자기파가 다른 파동들과 같이 에테르라는 매질을 통해 진행한다는 가설을 증명하기 위해 이 실험을 고안하였다. 만약 그림에서의 경로 차이가 나지 않고, 가상의 물질 에테르가 일정 방향으로 흐르고 있다면, 두 경로에서의 전자기파는 매질에 의해 영향을 받고 위상이 달라져 간섭무늬를 생성할 것이다. 하지만 간섭무늬가 만들어지지 않아 빛은 매질 없이 이동하는 것을 증명하였다.Compensator Plate 위치에 유리를 배치하고, 유리를 회전시키며 빛이 통과하는 유리 두께를 조절한다.

자연과학| 2021.12.22| 5페이지| 2,000원| 조회(403)

유리, 마이켈슨, 간섭계, 마이켈슨 간섭계, 유리 굴절률

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마이켈슨으로 레이저의 파장 측정

초록파동의 보강간섭과 상쇄간섭을 전자기파에도 적용할 수 있다. 실험 목적에 맞게 마이켈슨 간섭계를 구성하여 다양한 실험을 할 수 있다. 이번 실험에서는 마이켈슨 간섭계의 마이크로미터를 이용하여 한쪽 경로에 경로 길이를 변경해 주었다. 이에 따라 간섭무늬가 지나가는 개수를 측정하여 레이저의 파동을 측정하였다. 더 나아가 마이켈슨 간섭계를 이용하여 실험 키트 구성을 다르게 하면 어떤 실험을 할 수 있을지 생각해보자.I. 소개간섭계 실험장치를 이용하여 마이켈슨 간섭계를 구성하고 동심원의 줄무늬로 만들어 지는 간섭 무늬를 관찰할 수 있다. 또한 마이크로미터를 이용하여 무늬의 수를 계수하여 레이저의 파장을 측정해 볼 수 있다.II. 서론1. 간섭 이론빛은 전자기파이다. 따라서 전자기파가 진동하며 진행한다. 파동의 원리와 같이 빛도 간섭하고, 특정 조건을 만족시켰을 때 이중 슬릿 실험 결과와 같은 간섭 무늬를 생성한다. 즉, 공간 상의 각 점에서의 전자기장은 각각의 전자기장의 벡터합으로 결정되는 것이다.토마스 영(Thomas Young)은 이러한 간섭 무늬를 만들어 내는 방법을 고안한 사람들 중 하나다. 그는 폭이 매우 좁은 단일 빔을, 폭과 간격이 매우 좁은 두 슬릿을 통해 통과시켜 보았다. 슬릿 반대편에는 스크린을 두었다. 두 슬릿으로부터 나온 빛이 스크린에 맺히자, 일정한 간격으로 반복되는 밝고 어두운 줄무늬가 나타났다. 이 실험은 빛의 파동성을 입증하는 중요한 증거가 되었다.Young 의 슬릿은 간단한 간섭계로 사용될 수 있다. 슬릿 사이의 간격을 알고 있을 경우, 최고점(밝은 부분)과 최소점(어두운 부분)의 간격을 통해 빛의 파장을 결정할 수 있는 것이다. 반대로 빛의 파장을 알고 있을 경우에는, 간섭무늬로부터 슬릿 간격을 결정할 수 있다.Young 이 이중슬릿 실험을 제안하고 78 년 후인 1881 년, A.A. Michelson 이 비슷한 원리로 간섭계를 만들어 냈다.

자연과학| 2021.12.22| 5페이지| 2,000원| 조회(148)

레이저, 마이켈슨, 파장, 마이켈슨 간섭계, 레이저 파장

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공기의 굴절률 측정 실

파동의 보강간섭과 상쇄간섭을 전자기파에도 적용할 수 있다. 실험 목적에 맞게 마이켈슨 간섭계를 구성하여 다양한 실험을 할 수 있다. 한 경로에 진공자를 설치하여 공기의 압력에 변화를 주면서 간섭무늬를 측정하여 공기의 굴절률을 측정하였다. 더 나아가 마이켈슨 간섭계를 이용하여 실험 키트 구성을 다르게 하면 어떤 실험을 할 수 있을지 생각해보자.I. 소개간섭계 실험장치를 이용하여 마이켈슨 간섭계를 구성하고 동심원의 줄무늬로 만들어 지는 간섭 무늬를 관찰할 수 있다. 한 쪽 경로에 압력의 변화를 줄 수 있는 진공자를 설치하여 공기의 굴절률을 측정할 수 있다.II. 서론1. 간섭 이론빛은 전자기파이다. 따라서 전자기파가 진동하며 진행한다. 파동의 원리와 같이 빛도 간섭하고, 특정 조건을 만족시켰을 때 이중 슬릿 실험 결과와 같은 간섭 무늬를 생성한다. 즉, 공간 상의 각 점에서의 전자기장은 각각의 전자기장의 벡터합으로 결정되는 것이다.토마스 영(Thomas Young)은 이러한 간섭 무늬를 만들어 내는 방법을 고안한 사람들 중 하나다. 그는 폭이 매우 좁은 단일 빔을, 폭과 간격이 매우 좁은 두 슬릿을 통해 통과시켜 보았다. 슬릿 반대편에는 스크린을 두었다.두 슬릿으로부터 나온 빛이 스크린에 맺히자, 일정한 간격으로 반복되는 밝고 어두운 줄무늬가 나타났다. 이 실험은 빛의 파동성을 입증하는 중요한 증거가 되었다.Young 의 슬릿은 간단한 간섭계로 사용될 수 있다. 슬릿 사이의 간격을 알고 있을 경우, 최고점(밝은 부분)과 최소점(어두운 부분)의 간격을 통해 빛의 파장을 결정할 수 있는 것이다. 반대로 빛의 파장을 알고 있을 경우에는, 간섭무늬로부터 슬릿 간격을 결정할 수 있다.Young 이 이중슬릿 실험을 제안하고 78 년 후인 1881 년, A.A. Michelson 이 비슷한 원리로 간섭계를 만들어 냈다.

자연과학| 2021.12.22| 6페이지| 2,000원| 조회(266)

마이켈슨, 굴절률, 간섭계, 마이켈슨 간섭계, 공기의 굴절률

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유전자조작식품과 생태계 불균형 평가A+최고예요

식품 생산을 위한 유전자 조작과 생태계 불균형책 ‘사피엔스’의 20장 ‘호모 사피엔스의 종말’에서는 인간의 과거 진화 과정, 오늘날 생명공학 기술과 그를 통한 인류의 미래에 대해 이야기하고 있다. 과거에는 생태계에서 우위를 점하는 형질을 가진 생명체들이 자연선택을 통해 유전되어 왔다. 하지만 생명공학 기술이 발달함에 따라 우리는 지적설계로 유전자 조작을 통해 다양한 생물을 인공적으로 만들고 있다. 예를 들어, 일반 가축보다 살이 더 많은 가축을 만들거나 연구의 필요에 의해 직접 생물의 특성을 바꾸기도 한다. 현재 대부분 생물의 유전자 지도를 알게 되었고, 어쩌면 인간 복제의 길도 얼마 안 남을 수 있다. 그에 따라 유전자 조작 기술의 윤리성과 다양한 문제점을 직면하고 있고, 이 책은 프랑켄슈타인과 같은 괴물이 나오지 않을까 무서워하며 이 장을 끝마친다.물론 유전자 조작 기술이 자체가 나쁘지 않다. 농식물의 유전자 조작을 통해 식량난을 해결 할 수 있고, 생명공학 기술로 난치병환자들을 위해 조직을 바꾸는 수술을 할 수 있다. 다양한 유전자 조작이 있지만 지금은 유전자 조작 식품과 생태계 교란에 관련하여 생각하고자 한다. 유전자 조작 식품(GMO)이란 기존 생물체 속에 다른 생물체의 유전자를 끼워 넣어 기존에 존재하지 않던 새로운 성질을 갖도록 한 생물체이다. 대표적으로 닭을 일반 야생 닭보다 활동량이 적고, 살이 잘찌는 특성을 극대화시켜 사육하기 좋게 바꾸거나 농작물은 병에 걸리지 않도록 면역력을 조정하는 방법들이 있다. 이처럼 조직의 생산성 및 상품의 질을 높이는 등의 목적으로 사용하고 있지만 이것이 너무 과도하여 생태계의 교란을 일으키고 독점한다고 생각한다. 따라서 기존의 생태계를 위해서 유전자 조작 식품 개발은 이제 멈춰야 한다.강한 번식력, 높은 생산성을 위해 개발한 GMO가 너무 과도하게 생산력이 좋아 생태계를 독점할 가능성이 보인다. 국내에서 재배가 허용되지 않은 GMO가 외국에서 수입되어 유통되는 과정에서 자연환경에 유출되는 사례가 나오고 있다. 국립환경과학원의 ‘유전자변형생물체 자연환경 모니터링 및 사후관리 연구보고서’에 따르면 대표적인 수입 GMO 옥수수, 콩, 면화, 유채가 19지역에서 발견되었다. 주로 운반과정에서 떨어진 GMO 씨앗이 발아하여 자란 것으로 추측되고 일부 지역에서는 군락을 이룬 상태라고 한다. 아직 유출된 GMO로 인하여 환경피해가 국내에서 확인된 사례는 없다. 또한 GMO로 인해 농작물이 유전적으로 획일화되면 생태계 생존에 큰 영향을 준다. 계속해서 GMO가 과학적으로 생산성이 좋고 질이 좋아 추구하여 획일화 된다면 생태계는 유전적 다양성을 잃게 된다. GMO가 아닌 농작물과 상호관계를 맺은 다른 생물들은 급격한 변화에 적응하지 못하고 개체수가 줄어들어 생태계 교란을 야기한다. 유전적 다양성이 적은 생태계가 피해를 받아 국가에 큰 영향을 준 사례가 있다. 그것은 아일랜드 대기근이다. 1847년 당시 여러 국가의 핍박을 받던 아일랜드의 주식은 감자였다. 농작물들의 품종개량을 통해 잘 죽지 않은 감자만 선별되었고 그 결과 경작지에는 거의 동일한 유전자 조성의 감자만 남게 되었다. 감자잎마름병의 원인이 되는 박테리아가 발생했을 때 이를 이길 수 없는 감자들만 경작되었기에 아일랜드 사람들의 주식이 사라져 버린다. 그 결과 먹지 못하여 아일랜드사람이 약 200여 만 명 사망하고, 200여 만 명이 해외로 이주하게 된다.아일랜드의 큰 피해가 있었지만 여전히 유전적 다양성이 유지되지 않아 피해가 우려될 식물이 있다. 세계식량농업기구는 20년 이내 바나나가 지구상에서 사라질지 모른다는 예측을 한다. 현재 상업용 바나나의 99%는 캐번디시라는 품종이다. 게다가 이 바나나는 유성생식을 하지 못하여 오직 꺾꽂이 방식으로만 재배된다고 한다. 따라서 유전적 다양성이 없다. 1980년대부터 TR4라는 곰팡이 질병이 번지기 시작하면서 바나나의 위기는 시작되었다. 이로 인해 주된 바나나 생산지의 70%가 영향을 받는다. 하지만 이 바나나의 번식 특징으로 인해 유전적 다양성은 해결되지 않는다. 따라서 다른 바나나 품종과 교배시켜 다른 잡종 품종을 만들어 인위적으로 유전적 다양성을 만들어 주는 방법밖에 없다고 한다. 이처럼 비슷한 유전자 조성을 가진 생태계라면 작은 피해에도 완충 작용이 되지 않아 큰 영향을 미치게 된다.다른 이유는 GMO로 인해 생태계에 2차 돌연변이가 발생한다. 먼저 농작물 자체 돌연변이를 생각해보자. 강력한 살충제를 사용한다면 그 독성이 토양에 계속 남기 때문에 농작물들이 어느 정도 죽어야 정상적이다. 또는 성장에 이상이 있어야 한다. 하지만 적응력이 뛰어난 GMO를 재배하여 여러 생을 살아가면서 이 살충제에 빠른 적응을 통해 독에 내성이 생겼다고 하자. 과거 생태계는 독으로 인해 모두 죽어 이 독성을 섭취하지 않았지만 GMO로 인해 새로운 독성을 섭취하게 된다면 그에 따른 생태계 변화는 예측할 수 없을 것이다. 더불어 생태계에도 다른 돌연변이를 일으킨다. GMO작물이 재배되기 시작할 당시에는 제초제를 뿌려도 식물이 죽지 않아 잡초방제가 무척 편리하였다. 하지만 몇 년 후 많은 양의 제초제로 인해 제초제 성분의 면역을 가진 ‘슈퍼잡초’들이 자라기 시작한다. 잘 죽지 않은 잡초들로 인해 약은 약대로 많이 쓰이고, 잡초는 잡초대로 잘 죽지 않아 악순환이 반복된다. 비슷한 예시로 슈퍼버그가 있다.돌연변이의 예측은 불가능하다. 왜냐하면 생물체마다 반응하는 박테리아나 질병이 다르기 때문이다. 만약 어떤 식물 A가 a라는 박테리아에 반응하여 이를 유전자 조작을 통해 내성을 가지게 했다. 하지만 평소 a 박테리아에 영향을 받는 동물 B는 식물 A를 먹고 살았는데 식물 A가 박테리아 a를 없앴기 때문에 살아올 수 있었다. 따라서 이 GMO로 인하여 전혀 예상치 못한 동물 B가 피해를 볼 수 있는 구조인 것이다. 즉, 생태계의 얽힌 사슬은 인간이 예측하기 꽤나 힘든 구조이다. 서로 다른 상호관계의 예시로 기생충을 들 수 있다. 달팽이에 사는 광동주혈선충은 달팽이와 쥐 사이에 상호관계로 기생하며 살아간다. 쥐와 달팽이는 이 기생충에 반응하지 않고 그냥 살 수 있다. 하지만 이는 인간에게 치명적인 기생충이다. 식중독을 일으키는 기생충으로 심하면 탈수를 일으켜 죽을 수 있다. 이 사례를 통해 생태계는 예측하기 어려운 관계를 맺고 있기 때문에 GMO로 인하여 어떤 한 부분이 사라져 생태계 전체에 영향을 줄 수 있다.유전자 조작으로 무엇이든 예방하고 바꿀 수 있기 때문에 제기한 문제들은 추가적인 유전자 조작을 통해 해결해 나갈 수 있다는 의견들이 많다. 구체적으로 반박에 대해 생각해보았다. 첫 번째 근거에서 생태계 독점의 경우 유전자 조작 식품을 만들 당시 불임처리를 하기 때문에 2차 번식을 할 수 없다고 반박한다. 즉, 조작을 통해 생성된 씨앗 외에 번식을 통해 GMO를 재배할 수 없다고 한다. 따라서 그 씨앗만 자라고 나면 기존의 생태계에는 큰 영향을 미치지 않을 수 있다. 동물의 경우 같은 종이라 해도 불임이라면 2차 번식이 없을 수 있다. 하지만 식물의 경우 유전적으로 가까운 종은 유전자가 섞일 수 있다고 한다. 그 예시로 GMO의 대상이기도 하였던 유채이다. 유채는 배추와 양배추가 자연적으로 합쳐져 발생한 잡종이다. 즉, 동족끼리의 번식을 예방해도 그 근처에 유전적으로 가까운 종이 있다면 GMO의 번식을 예측할 수 없다는 것이다.그리고 슈퍼잡초는 GMO 개발 전부터 있었기 때문에 GMO의 영향은 없다고 반박할 수 있다. 생존력이 높은 잡초는 존재했지만 GMO의 개발과 제초제의 내성으로 인한 성장은 무시할 수 없다. 죄꼬리망초는 계속해서 자라고 다 크면 어른의 키보다 크다. 또한 20만개의 씨를 생산하기 때문에 그 번식력을 막을 수 없고, 그 일대의 영양분 80%를 흡수하여 다른 작물들은 거의 자랄 수 없다. 이에 대한 해결로 기존 제초제의 독 성분인 글리포세이트에 디캄바라는 성분을 더하여 더 강력한 제초제를 개발하였다. 그리고 유전자조작을 하여 새 제초제를 뿌려도 죽지 않은 콩, 옥수수를 개발하였다. 이 제초제의 개발은 최근이었기 때문에 이로 인한 슈퍼잡초는 아직 발견되지 않았다. 하지만 기존 잡초제 또한 수년의 기간을 두고 슈퍼잡초가 성장하였기 때문에 유심히 지켜보아야 한다.현재로서 GMO는 세계적으로 영향을 끼치고 있기 때문에 찬반을 강요할 수 없고, 정답이 없는주제이다. 소비자의 개개인 먹거리 문제이므로 다양한 방법을 통해 객관적인 안정성 정보에 관하여 알 권리가 있고 그 정보를 쉽게 알 수 있도록 해야 한다. 예를 들어, 식품이 없는 도시에 GMO만 공급하여 그들에게 부작용이 일어나게 되는 일이 없도록 하는 분배의 문제도 있을 수 있다. GMO를 먹어 직접적으로 어떤 병이 걸리거나 유전적 결함이 생겼다는 연구가 없기 때문에 나쁜 식품이라고 표현할 수 없다. 다만 통계적으로 그 가능성이 보이고 유전적 문제는 쉽게 겉으로 나타나지 않기 때문에 문제점을 키우지 않기 위해 생태계 보존을 위하여 GMO 식품을 반대하였다.생태계는 길게는 몇 십억년 짧게는 몇 억년에 걸쳐 다양한 부작용을 겪고 생성된 생태계이다. 긴 시간에 걸쳐 자연선택, 진화론 등의 자연 법칙을 따르며 변화해왔다. 하지만 지난 200년만에 이룬 생명공학은 그동안의 생태계의 변화 속도에 비해 비교할 수 없을 만큼 빠르다. 인간 게놈 프로젝트를 통해 인간의 신비를 모두 풀어낼 수 있을 것 같았지만 난치병이나 불치병은 여전히 존재한다. 단지 알아낸 것은 DNA의 염기서열 순서일 뿐 각각의 부분이 어떤 신체에 영향을 주는지 연계 과정은 모른다. 의학이나 산업 분야에서 생명과 직결되는 부분의 생명공학은 계속해서 연구되어야 된다고 생각한다. 하지만 GMO는 그 파급력이 일반인에게도 적용되어 매우 광범위하다. 또한 아직까지 직접적인 부작용이 없다고 하지만 식물 또한 몇 세대 지나서 부작용이 발생하기 때문에 인간 또한 예외는 아닐 것이다. 따라서 GMO에 대한 경계는 계속 되어야 한다.

독후감/창작| 2018.03.13| 3페이지| 1,500원| 조회(398)

유전공학, GMO, 유전자 조작 식품, 생태계 불균형

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