[연세대학교 물리학과 물리학실험(B-1)] 3번 실험 결과레포트 (연세대학교 물리학과 전공필수 실험과목)

소개

연세대학교 물리학과 전공필수 (3학년) 물리학실험(B-1) 결과레포트입니다.
전체 36명의 학생 중 4등의 성적을 받았고 최종 성적은 A0 나왔습니다.
이론, 실험 과정, 실험 결과 및 분석, 실험 데이터와 사진이 모두 포함되어 있습니다.
예비레포트 내용은 본 결과레포트에 모두 포함되어 있습니다.

목차

1. 실험 개요
2. 이론적 배경
3. 실험 장비
4. 실험 과정
5. 실험 결과 및 오차 원인 분석
6. 결론 및 고찰
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 개요
이번 주제에서는 현대 원자 모형의 기반이 된 Rutherford의 원자 모형이 탄생한 배경을 알아보는 Rutherford Scattering Experiment(-입자 산란 실험)을 진행하였다. 이 실험은 원자 모형의 중심부에 원자핵이 존재함을 입증하였다. 우리는 241Am(Americium-241)에서 방출되는 일정한 에너지를 가지는 -입자를 얇은 금박과 알루미늄 박막을 여러 각도로 입사시켜서 각 경우에 산란되는 입자 수를 측정해서 Rutherford Scattering Formula와 비교하였다. 우리가 거쳤던 4가지 세부 실험들은 다음과 같다.
(1) 임의의 각도에서 금박의 유무에 따라 -입자를 검출할 수 있는지 관찰하고, 금박에 의해 알파입자가 산란되는 것을 확인한다.
(2) 90° 이상의 각도에서 금박에 의한 -입자의 산란 현상(Backscattering)을 관찰할 수 있음을 확인한다.

<중 략>

2. 이론적 배경
(1) Thomson의 원자 모형
1898년 J. J. Thomson은 건포도 푸딩 모형을 원자 모형으로 제시하였다. 이 모형은 구의 내부에 (+) 전하가 Uniform하게 박혀 있고, 중간중간에 (-)전하를 띠는 전자가 푸딩 속의 건포도처럼 박혀 있어서 전기적 중성을 이루는 형태를 가진다.

< Thomson의 원자 모형 >

그러나 이 모형으로는 1909년에 Hans Geiger와 Ernest Marsden이 수행한 Gold foil experiment의 결과를 설명할 수 없었다. 일부 -입자가 큰 각도로 산란되거나 거의 튕겨져 나오는 경우들도 발생했기 때문이다.

(2) Rutherford의 원자 모형
1911년 Rutherford는 Gold foil experiment의 결과를 설명하기 위해 대부분의 원자질량과 (+) 전하가 원자 내의 작은 공간에 집중되어 있는 Rutherford의 원자 모형을 제시하였다. 원자의 모든 (+) 전하는 원자핵에 모여 있고, 이 원자핵의 (+) 전하가 -입자와 Repulsive force를 주고받아서 산란이 일어난다고 가정하였다.

참고자료

· 3번 실험 Manual
· http://advancedlab.physics.gatech.edu/labs/rutherford/rutherford-2.html
· http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/rutsca.html
· http://idaakasmidar.blogspot.kr/2014/11/development-of-atomic-theory.html
· http://www.daviddarling.info/encyclopedia/R/Rutherfords_experiment_and_atomic_model.ht ml