[현대물리실험] 프랑크 - 헤르쯔 실험

소개

[현대물리실험] 프랑크 - 헤르쯔 실험

목차

1. 초 록
2. 서 론
3. 실험방법
4. 데이터 및 토의
5. 결 론
6. 참고문헌
7. 토의

본문내용

1. 초 록


이 실험은 1914년에 행해진 Franck-Hertz experiment 와 수은이 네온으로 대체된 것만 빼면 같은 실험으로 당시 보어의 수소 원자 모형이 가진 전자의 Life time 문제를 설명하는 에너지 준위의 양자화를 직접적으로 보여준 실험이다. 따라서 이 실험을 통해 네온 원자에 속박된 전자의 에너지 준위가 양자화 된 것을 확인함을 목적으로 한다. 이는 크게 두 가지 실험에 의해 뒷받침 되는데, 첫 번째 실험은 적정한 에너지를 가지게 잘 조정된 전자를 네온기체 사이로 진행시켜 특정한 에너지 흡수만이 일어남을 보이는 것이고 두 번째 실험은 그렇게 흡수된 에너지가 네온에 속박된 전자의 에너지 준위만큼 영향을 준 것인가를 알아보는 것이다. 첫 번째 실험에서 필라멘트를 가열해서 열전자를 방출시킨 다음 그리드를 통해서 적정한 전압을 가해 전자가 가지 에너지를 조정할 수 있다. 그리고 그리드가 포함된 주변을 밀폐한 후 네온가스로 체우면 전자의 진행경로, 즉 그리드 사이에 네온기체가 위치하게 되어 대략적인 실험설계는 끝나게 된다. 부가적으로 반대쪽 전극부근에 역전압을 걸어 그리드를 통과한 전자의 운동에너지(∝ 전류)를 측정할 수 있다. 두 번째 실험은 전자가 잃어버린 에너지랑 네온이 방출하는 에너지가 같음을 확인하는 것인데 원자의 전자기파 방출은 매우 큰 에너지가 주어지지 않는 이상 고전적으로 전자의 가속운동에 의해 나타나므로 방출되는 전자기파가 열전자가 잃어버린 에너지와 같다면(실험 1이 성공한 것으로 간주하고) 네온에 속박된 전자는 특정한 준위를 가짐을 더 명확하게 설명할 수 있다. 결과적으로 두 실험이 모두 성공한다면 원자의 에너지 레벨에 대한 뒷받침이 될 수 있다.


2. 서 론


보어의 수소 원자모형은 하나의 큰 문제를 안고 있었는데 바로 전자의 가속운동에 의한 전자기파의 방출, 즉 에너지 손실로 인한 붕괴였다. 계산결과에 따르면 라이프 타임이 10-6초에 이르러 현실과 전혀 맞지 않는 모형이 되었고 후에 드 브로이의 물질파 이론에 따라 정상파를 형성하는 몇 가지 전자궤도를 제안함으로써 그 문제를 설명하였으나 여전히 실험적으로는 증명이 되지 않고 있었다.

참고자료

· ․ Physics(2nd), physical science study committee, D.C. heath company boston,
· p 638~641
· ․ Physics Demonstration Experiments (vol.2), Edited by Harry F. Meners, The ronald press company p 1210~1213
· ․ Modern physics(3rd), Serway외, p 141~143.
· ․ Concept of modern physics(6th), Arthur Beiser, p 144~145
· ․ 네이버 백과사전, 프랑크헤르츠의 실험, http://100.naver.com/100.nhn?docid=183464
· ․ The Franck-Hertz Experiment
· http://www.users.csbsju.edu/~jcrumley/332_2005/fhl/franck_hertz.html#XLangley:1998
· ․ The Franck-Hertz Experiment - by Jaeho Lee, 2005
· http://www-ph.postech.ac.kr/Edulab/phy-esp1/web/presentation/2005/franck_leejaeho.pdf