플랑크상수 결과보고서

목차

Ⅰ. 실험 제목

Ⅱ. 실험 일자, 목적

Ⅲ. 실험 이론

Ⅳ. 실험 방법

Ⅴ.실험 데이터 및 결과

Ⅵ. 결론 및 고찰

본문내용

진동수 사이의 graph를 그려서 그 기울기로써 plank 상수를 구해 내거나 Einstein의 광전 효과 방정식을 이용하여 plank 상수를 계산한다.( 여기서 우리는 실험에서 파랑, 빨강, 녹색의 슬릿을 사용하였다.)
색
파장
진동수
노랑
578.0nm
5.19 x 1014Hz
녹색
546.0nm
5.49 x 1014Hz
파랑
435.8nm
6.88 x 1014Hz
보라
404.7nm
7.41 x 1014Hz
Ⅴ.실험 데이터 및 결과
1. BLUE ( 파장: 452.1㎚, 450㎚ )
전압(V)
전류(㎂)
전압(V)
내려주었을 때
전류(㎂)
0
69
0
27
0.1
61
0.1
22
0.2
52
0.2
17
0.3
43
0.3
11
0.4
34
0.4
7
0.5
25
0.5
4.5
0.6
19
0.6
2.5
0.7
12
0.7
1
0.8
6
0.8
0.5
0.9
3
0.9
0.2
1
1
1.0
0.1
1.1
0
1.1
0
2. RED ( 파장: 574.6㎚ )
전압(V)
전류(㎂)
전압(V)
내려주었을 때
전류(㎂)
0
25
0
7
0.1
21
0.1
4.5
0.2
17
0.2
2
0.3
13
0.3
1
0.4
9
0.4
0.09
0.5
7
0.5
0.08
0.6
4
0.6
0.06
0.7
2
0.7
0.04
0.8
1
0.8
0.02
0.9
0
0.9
0
3. GREEN ( 파장: 539.1㎚, 539.2㎚ )
전압(V)
전류(㎂)
전압(V)
내려주었을 때
전류(㎂)
0
45
0
21
0.1
39
0.1
17
0.2
30
0.2
11.5
0.3
21
0.3
5.5
0.4
13
0.4
2
0.5
6
0.5
0.9
0.6
1
0.6
0.4
0.66
0
0.66
0
4. UV- 39 (same as BLUE)
전압(V)
전류(㎂)
전압(V)
내려주었을 때
전류(㎂)
0
72
0
33
0.1
64
0.1
27
0.2
54
0.2
20
0.3
44
0.3
14
0.4
34.5
0.4
8
0.5
26
0.5
5
0.6
17
0.6
2.5
0.7
10.5
0.7
1
0.8
5.5
0.8
0.5
0.9
2
0.9
0.1
1
0
1.0
0
◈ 진동수 = 속도/파장
Ⅵ. 결론 및 고찰
1. 이번 실험은 광전효과 실험 장치를 통하여 Plank's constant "h"를 결정하는 것이 목적이다.
색
파장
진동수
저지전압
Blue
Green
Red
본 실험에서는 세 가지의 각각의 색을 이용하여 실험을 하였다. 파장과 진동수의 관계에서 저지전압을 알 수 있었다.
2. 우리가 구하고자 하는 플랑크 상수는 저지전압 와 진동수 와 다음의 관계가 있다.
이제 위 관계식을 이용하여 플랑크 상수 의 값을 계산해 보면,
1) Blue - Green
2) Green - Red
Blue - Green
Green - Red
평 균
3. 위와 같은 실험 결과가 나왔으며, 결과의 평균치는 이론치인 와 약 1.8%의 오차를 보였다. 이는 이 실험을 통해서 거의 정확한 플랑크 상수의 값을 찾은 것으로, 이번 실험에 임함에 있어서 보다 적은 오차를 위해서 여러 요인을 신경써서 실험에 임하였다. 우선, 광전판에 외부의 빛이 소량 들어가더라도, 저지전압이 약간 - 미세하지만, 눈에 보일정도 - 상승하게 되어 - 즉, 외부의 빛 역시 광전판의 전자를 광전판에서 방출하도록 하므로 - 실험 기기 내부에 외부의 빛이 들어가지 않도록 실험기기 주변의 빛을 완전히 차단하였다. 또한 이 실험에서 얻은 저지전압은 여러 번의 횟수를 통해서 얻은 저지전압의 평균치를 사용함으로서, 예상치 못한 외부 변인(예로서 외부의 빛)에 의해 그 영향을 적게 받도록 하였다. 그 결과 위와 같이 거의 오차가 없는 플랑크 상수의 값을 얻어낼 수 있었으며, 1.8%의 약간의 오차는, 저지전압을 읽는 과정에서, 저지전압을 나타내는 계기판이 아날로그 방식으로서 최소 눈금 측정 한계가 약 임으로서 이에 따른 오차이다. 실제로 첫 번째 실험에서 저지전압에 를 해 준 후 계산을 하게되면,
과 같이 그 값이 상당히 변화하게 되며, 이는 충분히 1.8%정도의 오차를 유발시킬 수 있는 변인이다. 따라서, 실험장치에서 이 저지전압을 표시하는 계기판을 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 개선한다면, 보다 정확한 결과 값을 얻을 수 있을 것이다.
우선 매뉴얼의 지시에 따라 실험 장치를 올바르게 설치한 후 각 파장별 저지전압을 정확히 측정한다면 Plank's constant는 거의 정확한 값으로 측정이 가능할 것이다. 이러한 저지전압 V를 보다 정확히 구하기 위해서, 우선 전압 V-광전류 A 의 그래프를 작성하여, 과연 전압과 광전류의 관계가 비례하는 일차함수의 관계인지 살펴본 후, 그래프를 토대로 하여 저지전압 를 구하는 것이 보다 정확한 저지전압을 구할 수 있는 방법일 것이다. 이러한 방법으로 저지전압을 구한 후에 각 빛의 파장별 진동수-저지전압과의 관계 그래프를 작성하여 그래프(위의 관계식 (3)에서 보여지듯이 일차함수의 직선)의 기울기를 이용하여 쉽게 Plank's constant를 구할 수 있다. 보다 정확한 상수 값의 결정은 진동수에 따른 보다 정확한 저지전압의 측정에 달려있다. 이는 여러 번의 측정을 통하여 실험 결과와의 영향을 통해서 그래프를 분석하여 정확한 저지전압의 값을 선택해 낼 수 있을 것이다.
4. 결국 빛은 파동과 입자라는 양면성을 갖고 있는데, 광전효과는 빛이 입자라는 걸 처음 증명하게 된 실험이다. 금속판에 빛을 쬐어 주면 그 금속판에서 전자가 튀어 나온다는 것인데, 그것을 직접 해보고 플랑크 상수도 구했던 것 같다.
특히 플랑크 상수 자체의 중요한 의미로는 양자 역학을 빼 놓을 수가 없다. 하이젠베르크의 불확정성 원리에서 보면 양자역학의 불확정성 원리는 한순간에 입자의 운동량과 위치를 모두 오차없이 측정하는 것이 불가능하다 했다. 즉 플랑크 상수의 값은로 우리 눈에 보이는 거시세계에서는 h=0 이라고 생각해도 전혀 문제가 없지만(고전역학을 따르므로) 하지만 미시세계로 들어가면 h가 굉장히 중요한 역할을 담당하는데 이로부터 플랑크 상수 h는 미시세계에 존재하는 불연속성과 불확정성을 특정지우는 상수라고 간주할 수 있는 것이다.

키워드

플랑크상수,   결과보고서,   photoelectric effect,   H