프랑크 헤르츠결과보고서

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론

3. 실험 방법

4. 실험 결과

본문내용

돌려 필라멘트가 가열될 때까지 기다린 후 G1-K 손잡이를 돌려서 전류계 눈금이 가장 많이 움직이는 위치에 고정한다. 만일 전류계가 반응을 나타내지 않을 때는 G1-K 손잡이를 최소로 하고 Heater 전류는 줄여서 G1-K 손잡이를 최적의 상태로 조정했을 때 전류계 지침이 중앙에 오도록 한다.
6) G-2K(가속전압) 손잡이를 완전히 돌린 후에 Zero 손잡이로 전류계 0점을 다시 맞춘다, G2-K 손잡이를 올려 전압계가 30V를 가리키게 한다. 전류계의 지침이 중앙에 오는 것을 확인한다.
7) G2-P(역전압)손잡이를 돌려 전류계가 30을 가리키게 조정한 후 다시 G2-K(가속전압) 손잡이를 왼쪽으로 완전히 돌려서 Zero 손잡이로 전류계　０점을 맞춘다.
▶전압-전류관계 측정
1) G2-K(가속전압) 손잡이를 조금씩 올리면서 전압과 전류를 읽어 그래프를 작성한다.
2) Heater Vol 손잡이와 G2-P 손잡이를 적당히 조절하면서 다시 몇 번 반복한다.
3) 측정한 데이터를 그래프로 나타낸다.
▶여기에너지 측정
위 그림은 관속의 시료로서 수은증기를 사용한 실험의 결과 그래프이다. 수은의 뚜렷한 스펙트럼의 파장이 2537Å이기 때문에, 이로부터 여기에너지는 4.86eV 임을 알고 있다. 위 실험 데이터에서 보는 것처럼 최대치의 전압 값의 간격의 평균치가 약 5.0 eV 이어서 대체로 정확하다고 할 수 있다.
그리고 그림에서 최초의 최대치가 6.6V인 것은 P와 K의 일함수 차이에서 기인한다. 즉 1.6V의 전압이 걸릴 때까지는 전자가 K를 탈출하고 P에 포획되는데 기본적으로 에너지를 소모하기 때문이다. 이를 Contact Potential 이라 한다.
4. 실험 결과
1) 실험데이터
전압(Ⅴ)
전류1(㎂)
전류2(㎂)
전압(Ⅴ)
전류1(㎂
전류2(㎂)
1
0
1
26
33
0
2
0
1
27
36
7
3
1
1
28
39
16
4
1
2
29
42
22
5
1
2
30
46
26
6
7
2
31
48
31
7
10
2
32
46
32
8
12
3
33
50
34
9
16
3
34
52
35
10
19
8
35
48
38
11
20
11
36
47
36
12
22
15
37
38
27
13
25
18
38
25
17
14
29
19
39
16
11
15
28
20
40
21
4
16
30
21
41
25
1
17
27
22
42
32
0
18
32
25
43
32
1
19
23
25
44
50
11
20
24
21
45
52
19
21
11
14
46
56
27
22
4
8
47
62
33
23
7
3
48
62
38
24
18
1
49
66
43
25
27
1
50
70
49
전압(Ⅴ)
전류1(㎂)
전류2(㎂
전압(Ⅴ)
전류1(㎂)
전류2(㎂)
51
66
51
76
72
34
52
73
54
77
77
34
53
61
54
78
78
32
54
46
45
79
83
33
55
41
37
80
85
35
56
41
29
81
93
37
57
42
22
82
100
40
58
49
13
83
48
59
48
10
84
44
60
51
12
85
58
61
57
14
86
52
62
60
20
87
67
63
61
25
88
70
64
70
29
89
71
65
74
36
90
70
66
78
40
91
69
67
78
45
92
66
68
85
52
93
64
69
88
60
94
61
70
90
61
95
60
71
82
62
96
55
72
75
59
97
59
73
76
54
98
59
74
74
49
99
61
75
74
40
100
67
3. 실험결과 및 고찰
1) 본 실험은 프랑크 헤르츠 곡선을 알아보기 위해 시행하였다. 실험 데이터를 두 개 작성한 이유는 처음에 역 전압을 너무 작게 올려주어 전류계의 눈금이 전압이 100Ⅴ 까지 올라가기 전에 이미 전류계의 최대 눈금에 올라와서 정확한 측정을 할 수 없었다. 따라서 두 번째 실험에서는 역 전압을 조금 더 올려줘서 전류계의 눈금이 최대값에 가기 전 전압과 전류의 상관관계를 알아볼 수 있었다.
2) 이번 실험 에서는 전류계의 스케일이 커서 정확한 플레이트의 전류 값을 측정하는 것이 쉽지는 않았지만, 대부분 실험 결과가 이론값과 비슷하게 나왔다.
3) 그리드의 가속전압의 증가와 더불어 주기적으로 플레이트 전류가 증가하다가 급속히 감소하는 모습을 볼 수 있었다. 그리고 전류가 극대 값이 되는 전압의 간격은 완전히 일치하지는 않았지만, 거의 일정함을 볼 수 있었다.
4) 전류가 갑자기 줄어드는 현상은 한 원자와 출동하는 전자가 운동에너지의 일부 또는 전부를 원자에게 전해주고 원자를 바닥상태보다 높은 에너지 준위로 여기 시키는데, 이 특정한 전자의 에너지는 원자를 여기 상태들 중에서 가장 낮은 여기상태로 올리는데 필요한 에너지이다.
5) 그리드 전류가 최대가 되는 그리드 가속전압은 각각 다음과 같았다.
① 첫 번째 실험
18Ⅴ, 34Ⅴ, 52Ⅴ, 70Ⅴ, 82Ⅴ. 또한 그 편차는 다음과 같았으며(16Ⅴ.18Ⅴ. 18Ⅴ. 12Ⅴ )마지막에 전류가 너무 많이 측정되어 결과 값으로는 잘 나타나지 않았다. 위의 결과와 같이 그 편차는 그다지 많은 차이를 보이지는 않았다.
② 두 번 째 실험
18Ⅴ, 35Ⅴ, 52Ⅴ, 71Ⅴ, 89Ⅴ또한 그 편차는 다음과 같았다.(18Ⅴ, 18Ⅴ, 19Ⅴ, 18Ⅴ) 측정에서 보다시피 주로 그 차이가17Ⅴ를 보이면서 주기적으로 변화하였다.
6) 이번실험을 통해 전자가 임의의 에너지를 가지지 않고, 불연속적인 에너지를 가짐을 직접 확인 할 수 있었다. 따라서 원자에 속박된 전자는 불연속적인 궤도상에 있음을 확인할 수 있었다.
7) 여러 조가 실험을 해서 조명을 끄기가 약간 어려움이 있었지만 결과적으로 보아 여러 개의 선홍색 고리들을 발견 할 수 있었다.
8) 실험에 대한 내용을 공부하고 준비하는 과정에서 원자구조를 설명하는 역사적 변천사와 원리들을 정리할 수 있었으며, 양자화 된 에너지를 직접 확인 할 수 있는 계기가 되었다.
현대물리 실험 결과보고서
(프랑크-헤르츠 실험)
지도교수: 교 수 님
조 교:
학 과: 물 리 학 과
실험일자: 2004. 3. 16
제출일자: 2004. 3. 23

키워드

보어,   핵,   원자모형,   프랑크 헤르츠,   원자스펙트럼