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아보가드로 수의 결정 예비레포트

아보가드로 수의 결정1. 실험목적물위에 생기는 기름막을 이용해서 몰(mole)을 정의하는데 필요한 아보가드로 수를 결정한다.2. 실험이론질량수가 12인 탄소 12g에 들어있는 탄소원자의 수를 아보가드로수(Avogadro's number,N=6.022)라고 하며, 아보가드로수 만큼에 해당하는 원자나 분자를 1몰(mole)이라고 한다. 아보가드로수는 탄소 원자 1몰이 차지하는 부피()와 탄소원자 하나가 차지하는 부피()를 알면,=/을 이용해서 얻을 수 있다. 우선 지구상에 존재 하는 탄소는 몇가지 동위원소가 섞여있기 때문에 1몰의 평균질량은 12.011g이고, 탄소원자가 촘촘히 쌓여서 만들어진 다이아몬드 밀도(3.51g/cm)를 이용하면 탄소원자 1몰이 차지하는 부피()를 쉽게 계산할 수 있다. 탄소원자 하나의 부피를 정확하게 알아내는 것은 그렇게 쉽지 않지만, 기름처럼 물에 섞이지 않는 탄소화합물을 이용하면 간단하게 짐작할 수 있다.분자를 이루는 원자간의 극성 공유결합은 분자의 모양에 따라 극성분자도 되고, 무극성 분자도 된다. 양전하와 음전하의 중심이 일치하지 않고, 어느 한쪽으로 치우치는 분자를 극성분자(polar molecule)또는 쌍극자(dipole)라고 한다. 이중극자 모멘트의 벡터 합이 0이 되는 분자를 (nonpolar molecule) 무극성 분자라고 한다.극성분자나 이온결합 물질은 극성 용매인O에 잘 녹고, 무극성 용질은 무극성 용매에 잘 녹는다. 스테아르산은 무극성을 나타내는 긴 탄화수소 사슬의 끝에 극성을 나타내는 카르복시기가 붙어있는 막대기처럼 생긴 분자이다. 이런 분자를 물 위에 떨어뜨리면 극성을 나타내는 카르복시기는 물과 잘 달라붙지만, 무극성의 탄화수소 사슬은 물과 잘 접촉하지 않으려는 경향이 있다. 그래서 물 위에 스테아르산을 충분히 떨어뜨리면 카르복시기가 물쪽으로 향하고, 무극성의 탄화수소 사슬이 물층 위로 서있는 단분자층의 막이 형성되며, 이 막을 단층막이라고 한다. 곧은 사슬모양의 스테아르산 분자는 탄소원자 18개가 쌓여있는 것으로 볼 수 있기 때문에 스테아르산의 길이로부터 탄소원자 하나의 지름을 얻을수 있고, 그 값을 이용하면 탄소원자 하나가 차지하는 부피()도 얻을 수 있다.3. 기구 및 시약* 시약① 헥세인 (화학식:, b.p: 68~70)5종의 이성질체가 있다. 그 중 곧은 사슬모양의 n-헥산을 그 대표로 하여 헥산이라고 하는 경우도 있다. 무색의 투명한 액체이며, 냉각시키면 침상결정 또는 주상결정이 생긴다. 메탄계 탄화수소의 특징으로 화학 반응성은 약하지만 상압에서는 650~700에서, 또 가압하면 510에서 열분해 되어 수소, 메탄, 에틸렌, 프로필렌 등이 생성된다. 용제로 사용한다.② 스테아르산 (화학식:, m.p: 71~71.5)상온에서는 백색의 엽상결정으로, 응고점 69.4, 물에는 녹지않으나 유기용매에는 잘 녹는다. 글리세롤과의 에스테르로서 널리 동식물계의 유지나 인지질에 함유되어있고, 천연으로는 가장 다량으로 존재하는 지방산이다. 소나 양 등의 상온에서 고체인 지방에는 특히 함유량이 많고, 액체상태인 식물류에는 비교적 적다.4. 실험방법1) 헥세인으로 여러차례 헹군 피펫에 헥세인을 충분히 채운다.2) 피펫을 똑바로 세운 상태에서 눈금 실린더에 헥세인 용액을 반쯤 채우고 눈금을 읽는다. 헥세인 용액을 한방울씩 떨어뜨려 부피 1.00mL가 되도록 한다.(만약 1.00mL의 방울수가 100 이하이면 구멍이 더 작은 피펫으로 바꾸어야 함. 피펫을 기울이면 방울의 부피가 달라지기 때문에 똑바로 세워야 함.)3) 큰 물통에 물을 반쯤 채우고, 수면이 잔잔해 질 때까지 기다린다.4) 작은 약 숟가락으로 송화가루를 조금 떠서 물통의 가운데 부분에 조심스럽게 뿌려준다.(송화가루가 물통의 벽에 닿지 않아야 하고, 물통에 원형으로 퍼지도록 해야함)5) 0.01~0.02g 정도의 스테아르산을 헥세인 100mL에 녹인 피펫에 넣어서 한방울을 송화 가루가 퍼져있는 한 가운데에 떨어뜨린다.(스테아르산이 퍼지면서 생기는 기름막의 경계 면을 쉽게 구별할 수 있을것임)6) 원형으로 퍼진 단분자층의 직경을 측정, 원형이 아닌 경우에는 대각선 방향의 길이를 여 러번 측정해서 평균값을 얻는다.5. 실험결과1.00mL에 해당하는 헥세인의 방울 수: 118방울헷세인 한 방울의 부피: 1mL45 = 2.22단층막의 직경: 1번: 0.8cm2번: 0.93번: 1.0 평균 : 0.9단층막의 넓이: (0.45)3.14 = 0.63cm스테아르산 한 방울의 질량: 0.17g/1000mL(헥산 한방울의 부피)= 0.17g/1000mL(2.22)= 3.74g/방울 육승 칠승으로 고침스테아르산 한 방울의 부피: (한방울의 질량)1mL/0.847g= 3.741mL/0.847g = 4.42mL단층막의 넓이(물 표면적과 같음): 0.63cm단층막의 두께: (스테아르산 한방울의 부피)(단층막의 넓이)= (4.42)0.63= 7.01cm 칠승 팔승으로 고침단층막의 두께로부터 계산한 탄소의 크기(스테아르산은 탄소원자 18개가 연결된 것으로 생각한다.) : (단층막의 두께)18= (7.01)18 = 3.89cm탄소원자가 정육면체라고 가정했을때의 부피= (탄소의 크기)= (3.89)= 5.89cm다이아몬드의 밀도(3.51g/cm)로부터 계산한 탄소의 몰 부피= 12.01g/mol3.51g/cm= 3.42mL/mol탄소의 몰 부피와 실험에서 얻은 탄소원자의 부피로부터 계산한 아보가드로 수= 탄소 1mol의 부피탄소가 정육면체라고 가정했을때의 부피= 3.42 = 4.28/mol5.895. 고찰이번 실험은 오차가 꽤 많이났다. 그래서 문헌값으로 나와있는 아보가드로수 ‘6.0221’과의 오차가 어디서 생겼을까 하는 몇가지 가능성을 생각해보고 아보가드로수, 극성과 무극성, 단분자층에 대해 상기시켜 보았다.일단 오차의 원인에 대해 규명해보자면 아보가드로수는 0,1기압에서 측정한 값이다. 하지만 우리가 실험했던 실험실은 0처럼 온도가 낮지도 않았고, 확실히 1기압이었는지도 의심스러웠다. 일단 이 부분에서 오차가 크게 난 것 같다.또, 스테아르산의 높이를 18개의 탄소높이라고 한정해서 탄소말고 다른 원소들이 무시된 부분에서도 오차의 가능성을 염두해 둘 수 있다. 이것 말고도 송화가루가 골고루 퍼지지 않고 덩어리 져 있었던 점과 헥세인의 방울수를 셀때 스포이드의 기울기에 따라 방울수가 달랐던 점, 단층막의 직경을 잴 때 오차가 생겼던 점 등이 결과적으로 오차의 한 부분으로 작용했던 것 같다.또한, 시간이 지남에 따라 스테아르산을 떨어뜨렸을때 송화가루가 퍼졌다가 다시 모이며 기름막을 형성하는 것을 관찰하기가 어려웠는데 이러한 원인에 의문을 가져 참고문헌을 찾아본 결과 ‘스테아르산 용액을 넣은 피펫을 공기중에 오래 놓아두면 헥세인이 증발해서 스테아르산 용약이 진하게 된다’ 라는 구절을 발견하고는 스테아르산을 휘발성이 큰 헥산에 녹여서 떨어뜨려 주면 떨어지며 바로 기체로 날아가게 되어 스테아르산만 물 위에 남게된다는 실험원리까지 도출해 내었다. 여기서 스테아르산이 물과 섞이지 않는다는 사실은 극성, 무극성으로 설명할 수 있다. 탄소원자 하나의 부피를 정확하게 알아내는 것은 그렇게 쉽지 않지만, 기름처럼 물에 섞이지 않는 탄소화합물을 이용하면 간단하게 짐작할 수 있다. 물은 전기 쌍극자의 성질을 가지고 있는 극성 분자이다. 극성 화합물은 전하가 부분적으로 분리되어 있으며, 델타기호로 나타낸다. 극성 분자는 서로 끌어당긴다. 그래서 물은 이중극자를 지닌 포름산을 녹이는 것 이다. 그러나 물은 부탄과 같은 전하분포가 거의 균일한 물질은 녹이지 못한다. 만약 비극성 부분이 극성부분보다 대단히 크다면, 그 분자는 물에 녹지 않을 것이며, 표면에 단순히 서게 된다. 이 실험에서 사용하는 스테아르산의 분자도 바로 위에서 설명한 행동을 보인다. 스테아르산은 카르복실기로 되어있는 극성의 끝과 16개의 메틸렌기로 되어있으면서 끝에는 메틸기가 붙어있는 비극성 꼬리를 가지고 있다. 그럼 위에서 언급한 스테아르산은 어떠한 모양을 이루게 되며, 아보가드로수와 관련된 1몰의 부피는 어떻게 도출해 낼 수 있을까?

자연과학| 2009.12.06| 5페이지| 1,000원| 조회(360)

일반화학실험, 이온결합, 아보가드로수, 탄화수소, 무극성 용질, 극성 공유결합

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산화환원적정 예비레포트

실험15. 산화-환원 적정 : 과망간산법1. 실험목표과망간산칼륨과 과산화수소의 산화-환원 반응을 이용해서 과산화수소의 순도를 결정한다.2. 핵심개념- 산화제 (Oxidizing agent)산화제란 다른 물질을 산화시키는 능력을 가진 물질을 말한다. 산화제는 산소를 방출하기 쉬우며, 다른 물질에서 전자를 뺏기 쉬운 물질을 가리킨다. 산화제로 사용되는 물질을 환원되지만, 산화환원반응은 상대적이어서 같은 물질이라도 상대에 따라 산화제로도 되고 환원제로도 된다.- 환원제 (Reducing agent)다른 물질을 환원시키는 물질을 말한다. 환원제 자체는 산화되기 쉬운 물질이다. 보통 사용되는 환원제는 수소를 비롯하여 비교적 불안정한 수소화합물, 저급산화물, 또는 저금 산소산의 염, 양이온이 되기 쉬운 금속, 산화정도가 낮은 유기화합물 등이다.- 적정(Titration)과 부피분석(Volumetric analysis)적정이란 일정한 부피의 시료용액 내에 존재하는, 알고자하는 물질의 전량을 이것과 반응하는데 필요한 기지농도의 시약의 부피를 측정하여 그 양으로부터 알고자하는 물질의 양을 구하는 방법이다. 지시약의 변색을 이용하는 방법(지시약 적정법)과 반응시약 자체가 변색하는 경우(예 : 과망간산적정) 등이 있다.부피분석이란 정량하고자 하는 물질의 부피, 또는 그것과 당량인 다른 물질의 부피를 측정하는 정량 분석법을 말한다. 반응의 종말점은 지시약, 또는 각종 수단에 의해서 확인하고, 그 때까지 적정된 용액의 양을 정확히 뷰렛으로 읽는다.3. 관련개념√ 지시약 (Indicator)화학반응에 있어서 일정한 상태를 판별하는데 사용되는 시약을 말한다. 일반적으로 적정의 당량점을 판별하거나 수소이온농도를 알기 위해서 사용된다. 변화가 급격히 일어나는 것에 의해서 당량점 또는 적정의 지시를 육안으로 직접 관찰할 수 있는 정색지시약(색의 변화), 형광지시약(형광의 변화), 화학 발광지시약(발광의 생성), 혼탁지시약(혼탁의 생성), 침전지시약(침전의 생성) 등이 있다. 가장 널리 사용되유색으로, 또는 유색에서 무색으로 변하는 1색지시약과 종점이 되면 어떤 색에서 다른 색으로 변하는 2색지시약이 있다.√ 표준용액 (Standard solution)적정에 쓰기 위해 농도를 정확하게 알고 있는 용액을 말한다. 과망간산칼륨은 순수한 상태로 얻기 어렵고 대부분의 경우에 소량의 이산화망간이 들어있어서 옥살산 나트륨, 옥살산, 산화비소, 순수한 철, 모어염과 같은 일차 표준물질로 표준화해야만 한다.4. 실험 기구 및 시약①기구부피플라스크(100mL), 삼각플라스크(250mL), 피펫(10mL), 갈색 시약병, 온도계, 뷰렛(50mL), 물중탕 용기(500mL)와 전열기(500mL), 화학저울, 눈금실린더(100mL)②시약0.02M 과망간산칼륨 표준 용액, 옥살산 나트륨, 황산(1:1), 3% 과산화수소5. 시약 조사① 과망간산칼륨 [potassium permanganate] : 녹색 광택이 나는 적자색의 냄새가 없는 결정. 비중은 2.703이다. 단맛이 있으나 수렴미(收斂味)가 남는다. 공기 중에서는 안정하고 물에 잘 녹는데, 용해도는 10g의 물에 0℃일 때 2.83g, 10℃일 때 6.15g, 75℃일 때 32.35g이다. 200℃로 가열하면 산소를 발생하며 망간산칼륨과 이산화망간이 되고, 다시 삼이산화망간이 된다. 또 진한 용액에 강한 알칼리용액을 작용시켜도 산소를 발생하며, 용액은 망간산칼륨 K2MnO4가 되어 녹색으로 변한다. 염산과 반응하여 염소를 발생하고, 진한 황산에 의하여 폭발을 일으키므로 위험하다. 망간산칼륨을 염소 또는 이산화탄소로 산화시키거나, 격막을 써서 전기분해하여 양극에 생긴 용액을 농축하여 냉각시키면 결정으로서 얻어진다. 산화제로 쓰이는데, 용액의 산성 ·중성 ·알칼리성에 따라 산화하는 모양이 달라지며, 산성인 경우가 산화력이 강하여 응용범위도 넓다. 과망간산염의 적정, 유기합성, 살균소독, 표백제 등의 원료로 사용된다.② 옥살산나트륨 [sodium oxalate] : 카르복시산계열의 독성이 있는 백색의 결정성 분말. 수산(량 134.0이다. 물에는 조금 녹지만, 에탄올과 에테르에는 녹지 않는다. 가열하면 400 ℃ 이상에서 일산화탄소를 방출하고 분해하여 탄산나트륨이 된다. 옥살산의 수용액에 탄산나트륨 또는 수산화나트륨을 가하면 생긴다. 피혁의 무두질제(劑) 등으로 사용된다.③ 과산화수소 [hydrogen peroxide] : 순수한 것은 수렴성(收斂性)이 있는 기름 모양의 불안정한 무색액체이다. 녹는점 －0.89℃, 끓는점 151℃(100℃에서 분해한다), 비중 1.46이다. 저온에서 금속과산화물에 산을 조금씩 첨가하여 분해시킨다. 물에 극히 잘 녹으며, 수용액은 2염기산으로서 약간 해리(解離)하여 산성을 띤다. 진공 속에서 증류할 수 있으나, 불순물이 존재하면 폭발한다. 과산화수소는 효소(酵素)인 카탈라아제 또는 과산화효소에 의해 분해된다. 카탈라아제는 동식물계에 널리 분포하여, 대사(代謝) 과정에서 생기는 유해한 과산화수소를 분해하여 산소로 만들고, 그 산소를 다시 산화작용에 제공하는 역할을 한다. 보통의 시판품은 약전명(藥典名)을 옥시돌이라 하여 과산화수소 2.5∼3%를 함유한다. 강한 산화력을 가지며, 생성물이 무해하다는 점과 쉽게 분해하여 산소를 발생하는 점에서 분석시약의 산화제, 견사(絹絲)·양모 등의 표백제로 쓰인다. 이 밖에 플라스틱 공업에서 비닐중합의 촉매로도 쓰이고, 또 소독제·폭약으로도 사용된다. 90% 수용액은 로켓의 추진제, 잠수함 엔진의 작동용으로 쓰인다. 최근에 공업용으로는 30% 수용액이 사용되는데, 산화성이 격렬하고 피부가 심하게 상하므로, 장갑·보호안경 등을 착용하고 취급해야 한다.④ 황산 [黃酸, sulfuric acid] : 순수한 황산은 무색으로 점성(粘性)이 있는 기름 같은 액체이다. 겨울철에는 결정화한다. 녹는점 10.4℃, 비중 l.84(15℃)이다. 많은 무기물 및 유기물을 녹이며, 가열하면 290℃에서 분해하기 시작하여 삼산화황을 발생한다. 317℃에서 끓기 시작하여 공비혼합물(98.54% 수용액)이 된다. 순황산(100% 황산) 강하게 발열한다. 또 물과 강하게 결합할 뿐만 아니라 강력한 탈수작용이 있어, 다른 여러 가지 화합물로부터 산소와 수소를 빼앗기 때문에 각종 건조제·탈수제로 사용되며, 설탕이나 섬유 등에 황산을 작용시키면 탈수되어 탄소가 유리된다. 진한 황산에 삼산화황을 녹인 발연황산은 탈수작용이나 산화작용이 휠씬 강하다.진한 황산은 저온에서는 산화작용이 강하지 않지만 가열하면 강한 산화작용을 나타낸다. 황산수용액, 즉 보통 말하는 황산은 무색의 용액으로 강한 이염기산이다. 아연· 철· 마그네슘· 알루미늄 등의 각종 금속은 묽은 황산에 녹아서 수소를 발생하고 황산염을 만든다. 진한 황산은 낮은 온도에서는 이들 금속과 반응하지 않지만 가열하면 이산화황을 발생하고 황산염을 만든다. 또한 각종 유기화합물, 특히 방향족 화합물과 반응하여 술폰산을 만든다. 황산이온의 존재는 염화바륨을 가할 때 흰 앙금이 생기므로 검출할 수 있다.6. 주의 및 참고사항1) 과망간산칼륨 용액은 햇빛을 받으면 분해되기 때문에 갈색 시약병에 보관하는 것이 좋다.-우리가 주의해야 할 사항은 아닌 듯싶다. 벌써 갈색 병 안에 담겨 있기 때문에2) 종말점에서의 색깔을 정확하게 알아내기 위해서 250mL 삼각플라스크에 같은 부피의 증류수를 담고 과망간산칼륨 용액 한 방울을 넣은 용액을 준비해두면 좋다.-한 마디로 색 비교할 대상을 만들어 놓으라는 것이다7. 실험 과정-실험A. 과망간산칼륨 용액의 표준화① 순수한 옥살산 나트륨 약 0.7 g 의 무게를 화학저울로 정확하게 측정해서 100mL 부피플라스크에 넣고, 소량의 증류수로 완전히 녹인 후에 눈금까지 증류수를 채우고 잘 섞어서 표준 용액을 만든다.- 처음에 눈금까지 채우라는 말이 이해가 안됐지만 부피 플라스크에 그 눈금이 있었다.② 피펫으로 표준 용액 10mL 를 정확하세 취해서 250mL 삼각플라스크에 넣고, 60mL의 증류수와 1:1 황산 5mL를 넣어준다.※ 여기서! 1:1 황산이란 무엇인가요?-어떤 약품을 희석할 때 그 물질에 대해서 희석비율을 표시하는 가 있습니다. 보통은 황산: H2O = 1:3 과 같은 식으로 두 가지 혼합물의 순서를 나타내며 앞의 순서에 따라 비율의 순서가 표시됩니다. 1:1과 같이 순서가 필요 없는 경우에는 1:1황산 이라 하면 당연히 물과 황산의 비율을 1: 1로 혼합하라는 말인데 이때 질량이 아니고 용량 즉 부피로 혼합하는 것을 원칙으로 합니다. 즉 1:1 황산이라면 물 1부피에 황산 1부피를 섞은 것을 말하며 농도로는 50%가 아니고 64% 정도가 되겠군요.③ 삼각 플라스크를 온도가 70~80℃ 정도인 물중탕에 넣어서 잘 흔들어주면서 과망간산칼륨 표준 용액이 담긴 뷰렛을 이용해서 적정한다. 과망간산칼륨을 너무 빨리 넣지 않도록 한다. 삼각 플라스크를 흔들어주면 과망간산칼륨의 엷은 자주색이 없어진다. 그러나 종말점이 가까워지면 색깔이 없어지는 시간이 점점 길어질 것이다. 과망간산칼륨 용액한 방울을 넣어서 엷은 자주색이 30초 이상 남아있으면 종말점으로 한다.※ 여기서! 왜 온도를 70~80℃ 정도로 유지해야 하나요?-온도가 낮으면 옥살산이나 그 염의 반응 종말을 알 수 없기 때문입니다. KMnO4의 적정은 일반적으로 반응이 느리므로 60-70도로 시료용액을 가온하여 적정해야 하 며 80도 이상이 되면 O2와 MnO2를 내면서 분해합니다. 또한 생성된 MnO2는 개요에서 설명 드린 데로 자동촉매분해를 일으켜 더 많은 KMnO4가 소비됩니다. 다시 말해 정확한 분석이 이루어지지 않습니다. (과망간산칼륨은 가장 널리 쓰이는 산화적정액입니다. 이것은 매우 강력한 산화제이기 때문이며 스스로 종말점을 나타내는 자체시약입니다. 용액을 만들 때 미리 전 처리해 두면 안정합니다. 용액을 처음 준비할 때 용액에 존재한 소량의 환원성 불순물은 MnO4-를 환원합니다. 중성용액에서 과망간산의 환원물은 산성용액에서 생성되는 Mn2+가 아니고 MnO2 입니다. MnO2는 더 많은 과망간산을 분해하는데 촉매역할을 합니다. 따라서 더 많은 MnO2 가 생성됩니다. 이와 같은 현상을 자동촉매분해라고 하는데 용액

자연과학| 2009.12.06| 6페이지| 1,000원| 조회(251)

산화환원, 일반화학실험, 과망간산법, 부피분석, 정량 분석법

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렌즈의초점거리 물리실험 발표 ppt

렌즈의 초점거리 측정실험 목적 빛의 굴절을 이용하면 유용한 여러 가지 도구를 만들 수 있으며 , 그 중 에서 많이 쓰이는 것이 렌즈이다 . 본 실험에서는 오목 렌즈나 볼록렌즈 의 초점거리를 결정하고 볼록 렌즈에 의한 상의 배율을 측정한다 .유리와 같이 투명한 물질의 면을 구면으로 곱게 갈아 물체로부터 오는 빛을 모으거나 발산시켜 광학적 상을 맺게 하는 물체 . 실 험 이론 렌즈의 정의볼록렌즈 중앙 부분이 가장자리보다 두꺼워 볼록한 형태를 띠는 렌즈이다 . 볼록렌즈는 작은 물체를 크게 확대하여 볼 수 있는 대신에 볼 수 있는 범위가 작으며 글씨를 크게 보이게 하는 돋보기의 소재로 널리 쓰인다 .오목렌즈 중앙 부분이 가장자리보다 얇아 오목한 형태를 띠는 렌즈를 오목렌즈 . 오목렌즈는 큰 물체를 작아 보이게 하는 대신에 넓은 면적을 한번에 볼 수 있다 .얇은 렌즈공식 f : 초점거리 → 볼록렌즈는 +, 오목렌즈는 - a : 렌즈의 중심에서 물체까지의 거리 → 광이 진행하는 방향을 기준으로 물체가 렌즈의 왼쪽에 있으면 + 오른쪽이면 - B : 렌즈의 중심에서 상까지의 거리 → 광이 진행하는 방향을 기준으로 물체가 렌즈의 오른쪽에 있으면 + 왼쪽이면 - 111 ▬▬ ▬▬ ═══ ▬▬ a b f ±렌즈의 배율 I : 스크린에서 형상된 상의 길이 O : 물체의 길이 ( 크기 ) a : 렌즈로부터 물체와의 거리 b : 렌즈에서 스크린까지의 거리 Ib ══ ▬▬ ══ ▬▬ O a m실험 방법1. 기초실험 램프로부터 나오는 빛은 평행광선이 아니다 . 렌즈의 공식에 의해 초점을 구할 때 입사되는 광선은 평행광선이어야 한다 . 그러므로 광원 앞에 실린더 모양의 렌즈를 설치하여 광원을 평행광선으로 만들어 주어야 한다 . 광원을 점등한다 . 다중격자모양의 물체를 렌즈 뒤에 설치한다 . 스크린으로 격자를 통과한 빛을 관찰한다 .2. 얇은 볼록렌즈의 초점거리 측정 1. 광원을 점등하고 물체를 실린더 모양의 렌즈 앞에 둔다 . 2. 볼록렌즈 L 1 를 물체로부터 적당한 거리에 두고 스크린을 움직여서 선명한 상이 스크린에 맺히도록 한다 . 이 때의 상맺힘 상태를 간단히 나타내면 아래와 같다 . ※ 만약 상이 나타나지 않는 다면 볼록렌즈와 물체 사이의 거리를 늘린다 . 실제물건 맺힌 상3. 스크린에 선명한 상이 맺혔으면 물체 A 와 불록렌즈 L1 사이의 거리 a 와 볼록렌즈 L1 과 스크린 B 사이의 거리 b 를 측정한다 .3. 얇은 오목렌즈의 초점거리 측정 1. 이전 슬라이드의 그림과 같이 상맺힘 상태에서 스크린 B 의 위치를 기록해 두고 볼록렌즈 L 1 과 스크린 사이에 오목렌즈 L 2 를 삽입한다 .2. 이 때 스크린이 B 위치에 있으면 흐린 상이 맺히므로 스크린을 오른쪽으로 이동하여 B’ 의 위치에서 선명한 상이 맺히도록 한다 . 이 때의 상맺힘 상태를 간단히 그려보면 다음과 같다 . 위치 B 는 오목렌즈 L 2 가 없을 때 볼록렌즈 L 1 에 의해 생긴 상의 위치이다 . 그리고 오목렌즈 L 2 를 삽입하므로 B’ 에 새 상이 맺힌다 .3. 스크린에 선명한 상이 잘 맺어지지 않으면 가능한 한 오목렌즈 L 2 를 볼록렌즈에 의한 상의 위치 B 가까이 위치한 후 선명한 상을 찾는다 . 4. 1. 에서 기록해 둔 B 의 위치와 오목렌즈 L 2 의 위치를 측정하여 오목렌즈 입장에서 본 물체까지의 거리 a 와 오목렌즈 L 2 와 스크린 B’ 사이의 거리 b 를 측정한다 . 측정값 a 와 b 로 초점거리 f 를 구해 기록한다 .횟수 f a b 물체의크기 확대된 상 크기 축소된 상 크기 1 회 7.03cm 12cm 17cm 1cm 1.4cm 2 회 7.03cm 17cm 12cm 1cm 0.8cm 실 험 결과 1) 볼록렌즈볼록렌즈의 실제 초점거리 : 6.5cm * 초점거리 구하는 과정 1/f = ( a+b )/a*b f = a*b/( a+b ) 1 회 204/29 = 7.03 2 회 204/29 = 7.03 * 상대오차 1 회차 : (7.03-6.5)*100/6.5 = 8.05% 2 회차 : (7.03-6.5)*100/6.5 = 8.05% 계산 방법 상대오차 구하는 법 !!2) 오목렌즈 횟수 볼록렌즈에 의한 상의 위치 오목렌즈의 위치 오목렌즈에 의한 상의 위치 a 2 b 2 f 1 회 32 27 35 5 3 -15.24cm 2 회 35 30 37 5 2 -16.57cm오목렌즈의 실제 초점거리 : -3.0cm * 초점거리 구하는 과정 1/f = ( a+b )/a*b f = a*b/( a+b ) 1 회 945/62 = 15.24 2 회 1110/67 = 16.57 * 상대오차 1 회차 : |{-15.24-(-3.0)}*100|/|-3.0| = 408% 2 회차 : |{-16.57-(-3.0)}*100|/|-3.0| = 452.3% 계산 방법The End{nameOfApplication=Show}

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렌즈, 일반물리실험, 초점거리, PPT, 발표

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렌즈의 초점거리 측정 예비레포트

1. 실험 제목< 렌즈의 초점 거리 측정 >2. 실험 목적- 빛의 굴절을 이용하면 유용한 여러 가지 도구를 만들 수 있으며, 그 중에서 많이 TM이는 것이 렌즈이다. 본 실험에서는 오목 렌즈나 볼록 렌즈의 초점 거리를 결정하고 볼록 렌즈에 의한 상의 배율을 측정한다.3. 이 론▶ 볼록렌즈일반적으로 가운데가 가장자리보다 더 두꺼운 렌즈를 말한다. 이 볼록렌즈의 초점거리 f는 왼쪽과 오른쪽의 곡률반경을 각각 R1, R2라 할 때 (이때 구의 중심이 경계면의 오른편에 있을 때 +로, 왼편에 있을 때 -로 한다) 다음과 같이 주어진다. 여기서 n은 유리의 굴절률이다.초점거리가 f인 볼록렌즈에 광축상의 점광원에서 나오는 모든 광선은 렌즈를 통과하여 한 점에 모여들게 된다. 이때 점광원(물체)의 위치가 렌즈의 왼쪽으로 a 떨어져 있고, 모여드는 점(상)의 위치를 렌즈의 오른쪽으로 b 떨어져 있다 할 때 다음의 식이 성립한다.이 식으로부터 다음과 같이 쉽게 작도할 수 있는 세 개의 광선을 도입할 수 있다.① 광축에 평행으로 진행하는 빛은 볼록렌즈를 통과한 후 오른편 초점(상초점)을 향하여 직진한다. (이는 앞의 식의 a를 무한대로 해서 알 수 있다.)② 렌즈의 중심을 통과한 빛은 그대로 통과한다. (이는 앞 식으로 직접 검증할 수는 없으나 앞의 원리와 다음 제시하는 원리로 증명할 수 있다.)③ 왼편 초점(물체초점)을 통과한 광선은 렌즈를 통과한 후 평행광선으로 나간다. (이는 ①의 반대과정으로 생각할 수도 있고, 또한 위 식의 a=f를 대입하여 알 수 있다.)이 세 광선 중 두 개로서 빛이 한 점에 모여들어 상이 맺히는 위치를 알 수 있다.▶ 볼록렌즈의 상의 여러 형태- 실상과 허상물체의 위치, 초점거리를 조절하다보면 물체의 한 점에서 나온 세 광선이 렌즈의 오른편에 모여들어 구체적인 상을 형성하는 경우도 있지만 경우에 따라 모여들지 않고 발산하는 경우가 있다. 이 발산하는 광선을 뒤로 추적해보면 물체가 있는 위치에서 벗어난 다른 한 지점으로 모여들어 마치 그 지점에서 빛이 발산해 나오는 것처럼 행동함을 알 수 있다.4. 실험 기구 및 장치

자연과학| 2009.12.06| 2페이지| 1,000원| 조회(331)

렌즈, 일반물리실험, 초점거리, 굴절률, 곡률반경, 볼록렌즈

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렌즈의 초점거리측정 결과레포트

1. 실험 결과1) 볼록렌즈횟수fab물체의크기확대된 상 크기축소된 상 크기1회7.03cm12cm17cm1cm1.4cm2회7.03cm17cm12cm1cm0.8cm볼록렌즈의 실제 초점거리: 6.5cm* 초점거리 구하는 과정1/f = (a+b)/a*b -> f = a*b/(a+b)1회 -> 204/29 = 7.032회 -> 204/29 = 7.03* 상대오차 -> 1회차: (7.03-6.5)*100/6.5 = 8.05%-> 2회차: (7.03-6.5)*100/6.5 = 8.05%2) 오목렌즈횟수볼록렌즈에 의한 상의 위치오목렌즈의 위치오목렌즈에 의한 상의 위치a2b2f1회32273553-15.24cm2회35303752-16.57cm오목렌즈의 실제 초점거리: -3.0cm* 초점거리 구하는 과정1/f = (a+b)/a*b -> f = a*b/(a+b)1회 -> 945/62 = 15.242회 -> 1110/67 = 16.57* 상대오차 -> 1회차: |{-15.24-(-3.0)}*100|/|-3.0| = 408%-> 2회차: |{-16.57-(-3.0)}*100|/|-3.0| = 452.3%2. 결론 및 고찰1) 오차의 원인① 이번 실험은 매우 간단한 실험이여서 실험 과정 중 큰 실수를 할 만한 것이 없었기 때문에 아주 작은 수치의 오차만 발생할줄 알았는데, 실제로는 볼록렌즈 부분에서는 작은 수치의 오차만 발생하였지만, 오목렌즈에서는 400%라는 경악할만한 오차가 발생하였다. 하여, 이런 큰 오차가 발생한 원인을 생각해 보았다.② 우선, 렌즈의 공식을 이용해 값을 계산할 때, 소수점 이하 값에서 반올림을 사용함으로서 오차가 생겼다.③ 또한 상이 스크린에 선명하게 맺히는 점을 찾아야 하는데 이것이 기계가 아닌 사람의 눈으로 찾다보니, 그 정확도가 좀 떨어지는 부분이 있었다. 조원끼리도 서로 보는 시각이 달라 정확한 위치를 찾는데 약간 어려움이 있었다. 우리가 상이 제일 선명하게 보이는 위치라고 생각하고 실험을 진행했던 위치가 실제로는 가장 선명한 위치가 아닐 수도 있었을 것이고, 이 과정에서 구한 b값에 오차가 생겼을 것이다.④ 실험 때 사용한 평행광선 렌즈(Parallel ray Lens)를 세워서 실험을 해야 했는데 우리 조는 그 사실을 잘 모르고 렌즈를 가로로 눕혀서 실험을 했다. 결국 상이 약간 번지듯이 나타났고, 이 때문에 선명하게 상이 맺히는 부분을 찾는 과정에서 더욱 오차가 발생했다고 생각한다.2) 결론이번 실험은 볼록렌즈를 이용해서 그 초점거리를 구하고 렌즈의 법칙이 성립하는지 확인해 보는 실험이었다. 렌즈의 공식을 이용해 이론적인 계산을 통하여 얻은 값과 실제 초점거리 값을 비교해 봄으로서 렌즈의 공식()이 성립함을 확인 할 수 있었다. 또한, 이 실험을 통해 렌즈의 초점거리가 무엇을 뜻하는지 정확하게 이해하게 되었다. 사실 이 내용은 중,고등학교 때 배운 내용이지만 배운지 오래되어 잊고 있었는데 이번 실험을 통해 다시 확실하게 그 내용을 이해할 수 있었다. 실험도 매우 간단한 실험이었기에 오차도 그리 크지 않았고 발생한 오차들도 잘못된 조작으로 발생했다기보다는 사람의 눈이 가진 한계에서 비롯한 오차라고 할 수 있겠다. 쉬운 실험이었던 만큼 결과적으로 만족할 만한 결과를 얻어낸 실험이었다.

자연과학| 2009.12.06| 3페이지| 1,000원| 조회(3,749)

렌즈, 일반물리실험, 초점거리, 오목렌즈, 반올림, 평행광선 렌즈

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