[예비] 분광기에 의한 스펙트럼 측정

소개글

[예비] 분광기에 의한 스펙트럼 측정에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

든 에너지를 가질 수 있다면 원자에서 나오는 빛 또한 연속스펙트럼을 가질 것이다. 가장 간단한 예로 수소 원자를 들어보자. 수소의 전자가 가질 수 있는 에너지준위는 올라갈수록 높이의 차이가 점점 작아지는 계단처럼 되어 있다. 이를 전자껍질 모형으로 설명하면 수소 원자의 전자는 특정에너지를 가지는 껍질에만 존재한다고 할 수 있다. 그리고 전자가 에너지를 받으면 원래 있던 껍질보다 높은 에너지를 가지는 껍질로 올라갔다가 다시 에너지를 방출하면서 원래의 껍질로 내려온다. 따라서 수소 원자에서 방출되는 빛은 전자껍질 사이의 에너지 차이만큼의 에너지만 가지고, 방출스펙트럼은 특정 파장의 선스펙트럼으로 이루어진다. 수소 외의 다른 원소에서 원자의 전자 배치는 각각 고유한 모양을 가진다. 따라서 특정 원자가 방출하는 빛은 그 원자의 전자껍질의 에너지 차이에 해당하는 고유의 선스펙트럼을 가진다. 이러한 선스펙트럼의 파장과 밝기 등이 원소에 따라 다른 것을 이용해 물질의 성분분석이 가능하다.
분자스펙트럼
분자스펙트럼은 마치 연속스펙트럼처럼 펼쳐져 나타난다. 하지만 스펙트럼을 확대해 보면 여러 개의 선스펙트럼이 겹쳐서 이루어진 것을 알 수 있다. 이는 분자 내부에 여러 개의 다른 원자가 있고, 원자 사이의 결합, 원자의 배치 등이 전자의 에너지준위에 영향을 주기 때문이다. 이런 스펙트럼을 띠스펙트럼이라 한다.
3. 실험장치
회절격자 분광기, 기준방전관(수은 방전관), 여러 가지 기체방전관, 전원 공급장치, 백열광원, 칼라필터
4. 실험방법
1) 회절격자의 선 간격 측정
① 슬릿으로부터 5 정도 떨어진 위치에 나트륨 광원을 놓고 실험장치를 설치한다. 분광 광도계의 높이를 조절하여 나트륨 광원의 중심과 높이를 맞추고 광원의 직선상에 있는 눈(또는 광센서)에 선명한 상이 보이도록 시준기와 망원경의 위치를 조절한다.
② 망원경을 회전시켜 슬릿의 상이 생기는 편향각을 측정하여 표에 기록한다.
③ 편향각과 슬릿의 간격을 이용하여 파장을 계산한다.
④ 나트륨 선의 평균 파장, 589.3 를 이용하여 위의 실험에서 구한 파장과 비교해 보자. 나트륨의 황색 선은 파장이 589.0 와 589.6 로 알려져 있다. 이들 선은 파장이 매우 유사하여 분광기로 볼 때 하나의 선처럼 보인다. 이 선은 평균 파장이 589.3 라고 가정한다.
2) 스펙트럼 분석
① 슬릿으로부터 1 정도 떨어진 위치에 백열광원을 놓고 실험장치를 설치한다. 분광광도 계의 높이를 조절하여 광원의 중심과 높이를 맞추고 광원의 직선상에 있는 눈(또는 광센 서)에 선명한 상이 보이도록 시준기와 망원경의 위치를 조절한다.
② 망원경을 회전시켜 색깔에 따라 슬릿의 상이 생기는 편향각을 측정하여 표에 기록한다.
③ 측정한 편향각을 이용하여 파장을 계산하고 이론적인 파장과 비교하라. 수소스펙트럼의 경우에는 파장을 이용하여 단위의 광자 에너지를 계산하고 이들 에너지를 이용하여 전자가 각각의 광자를 방출할 때 나타나는 에너지 준위의 수를 계산해 볼 수 있다.
④ 다양한 광원에 대하여 ②에서 ③까지의 실험을 반복하라.

키워드

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