지만이펙트예비보고서

목차

Ⅰ. 실험제목

Ⅱ. 실험 날짜

Ⅲ. 실험 목적

Ⅳ실험장치

Ⅴ. 기본이론

Ⅵ. 실험 방법

Ⅶ. 예비 고찰

본문내용

S = 0
l
: orbital quantum number
총 spin이 0인 원자가 외부 자기장에 놓이면 (2l +1)로 갈라짐
이 때 magnetic moment는
(m : 전자 질량 , e : 전자 전하량 )
외부 자기장 B와 수직한 자기 모멘트의 퍼텐셜에너지는
그런데 는 양자화 되어 있으므로
정의된 값에 대해 자기장 내에서 에너지 준위 2l +1개의 에너지 준위로 나누어지고
선택법칙*에 의하여 이 가질 수 있는 세 값 ±1, 0 이 세 개의 스펙트럼선이 나옴을 볼 수 있다.
일 때, 이고 이다.
일 때,
이다.
4) 비정상 제만 효과
실험 관측 시 정상 제만 효과와는 3선 이외에 스펙트럼선들이 갈라지는 것을 볼 수 있을 것이다. 이는 전자가 질량과 전하 외에 다른 성질을 가지고 있다는 사실을 암시하고 있으며 1925년 Uhlenbeak 와 Goudsmit는 “ 전자는 전자 자신의 축 주위에 회전의 스핀각운동량을 갖게 된다.” 고 제한하였으며 이러한 회전하는 입자라는 사실의 실험적 증거는 Stern-Gerlach 실험으로 확인되었다.
Ⅵ. 실험 방법
1. 장치의 초기상태를 확인하고 모든 기기를 원상태로 돌려 놓는다.
2. 카드뮴 램프를 켜고 끼운 다음 망원경처럼 생긴 optical system의 스폰지로 연결된 접안렌즈 대를 빼면 그 속에 그림과 같은 투명한 프리즘같이 생긴 lummer-Gehrke판이 있다. 이것을 좌우로 이동시켜서 선명한 직선이 나오도록 조정한다.
3. 접안렌즈대를 끼워 넣은 다음 접안렌즈 속의 십자선 스코프와 스펙트럼선을 맞춘다. 시계처럼 생긴 마이크로미터는 나사를 이용해서 자기장이 걸려있지 않을 때의 위치를 읽어 놓고 자기장을 걸어주었을 때에 올라간 위치만큼을 읽어서 ds를 구한다.
① splite된 모습 : 위치에 따라 간격이 따름
② 접안렌즈 속의 스코프
4. 그런 다음 램프를 빼내고 그림과 같이 장치한 다음 전류에 따른 자기장의 세기를 측정한다.
5. Lummer-Gehrke 판을 실험 장비에 설치하고 위치를 잘 조절해 초점을 맞춘다.
6. 자기장의 세기에 따른 스펙트럼선의 변화를 관측한다.
Ⅶ. 예비 고찰
1. Zeeman Effect실험은 주어진 광원에 일정한 자기장을 가했을 때 자기장 내에서 갈라지는 스펙트럼(지만 효과)을 관찰하기 위해 실험하려고 한다. 그러나 제만효과에 관한 이론적인 내용을 충분히 알지 못한 상황에서 실험을 하려고 하니 그 어려움이 많을 것 같다.
2. 제만효과 실험을 하면서 물론 정상 제만효과가 나타나야 하지만, 비정상 제만효과도 나타날 수 있을 것 같다. 그렇다면 그 이유는 무언지 알아보자.
◈비정상 제만효과: 실험 관측 시 정상 제만 효과와는 다르게 스펙트럼선들이 갈라지는 것을 볼 수 있을 것이라 예상한다. 이와 같은 현상을 비정상 제만 효과라 한다. 이는 전자가 질량 및 전하 이외의 어떠한 특정한 힘을 가지고 있다는 추측을 할 수 있게 한다. 이는 아마 전자 자신의 스핀에 의한 것이라고 생각한다.
3. 조명 면에서도 일단 빛을 발하는 스펙트럼이기 때문에 조명을 어둡게 해야 쉽게 관측이 될 것 같다. 비록 조명은 실험에 그다지 중요한 부분은 아니지만, 좀더 용이한 실험을 하기 위해서는 조명을 어둡게 설정해 두어야 할 것이다.
4. 일반적으로 자기장의 수평방향으로 나오는 선들은 너무 어둡게 나오지 않을까 우려된다. 관측되는 빛의 양이 너무 적어서 정작 관측하기가 쉬울까 하는 생각도 들었다. 이것을 보안하기 위해 스펙트럼선을 전자적으로 측정하는 센서를 가지고 있는 실험장치는 없을까 하는 생각도 해보았다.
참고 문헌
1. http://www-ph.postech.ac.kr/Edulab/phy-esp3/web/06zeeman/zeeman2.htm
2.http://www.phys.pusan.ac.kr/exp/experiment/Zeeman%20Effect/Zeeman%20effect.html
3. 현대물리학 1996.02.25 Taylor,Zafiraton(번역 :김승곤, 류지욱 외4명)
4. 이공학도를 위한 물리학(Morden Physics, Second Edition) 1998.04.20 Kenneth Krane (번역 : 이철의, 강원 외2명)
5. 양자역학의 모험 2001-03.29 TCL(번역 :김종오, 박성근) 주)과학과문화
6. 현대물리실험 1994.02.25 정기수, 정순영
7. 현대물리학 1998.08.31 Arhur Baiser(번역 : 황정남 외 5인) 교보문고

키워드

지만효과,   제만효과,   zeeman effect,   스펙트럼