지만 효과(Zeeman Effect) 결과re

소개글

지만 효과(Zeeman Effect) 결과re에 대한 보고서 자료입니다.

목차

5.측정값
　1)전류,전압과 자기장의 세기와의 관계

6.실험결과
　1) 전류,전압과 자기장의 세기 와의 관계
　2) 갈라진 선스팩트럼 사이의 거리 측정


1.실험목적

2.실험이론

2)편광

3.실험기구 및 재료

4.실험방법


7.결론 및 검토

8.질문 및 토의

9.출처

본문내용

어줘서 카드륨램프의 빛이 B자기장에 입사했을 때 계산한 비전하 값이다 빨간색 선은 빨간색 필터,노란색 선은 노란색 필터, 파란선은 파란색 필터를 끼웠을 때 측정한 비전하의 값이고 검은색은 비전하의 이론값(이다)
그래프를 보면 우리조가 측정한 비전하 값이 일정한 값을 띄는데 이로인해 비전하는 고정되어 있다, 즉 최소 전하량은 양자화 되어있다는 것을 유추할수 있다 오차는 우리조가 측정해서 구한 비전하량과 이론의 비전하량()으로 계산하였다
빨간색 렌즈일때는 상대오차의 평균이 37.66%가 나왔고 노란색 렌즈일 때는 상대오차의 평균이 37.42%,파란색 렌즈일때는 상대오차의 평균 이29.88%가 나왔다
비전하 값은 종단일때나 횡단일때나 상관없이 특정오차 범위 내에서 같은 값()이나왔다
이 그래프는 종단,횡단 필터당 각각의 ds를 한번에 모은 것이다 함수를 일일이 비교하는 것은 의미가 없고 pole pieces에 걸어진 전압이 커질수록 ds가 커지는 경향을 띈다 즉, 자기장이 셀수록 ds가 세진다 이는 자기 포텐셜이 크면 클수록 에너지 준위가 더 많이 갈라진다는 것을 알 수 있고 이로인해 자기 퍼텐셜에너지가 자기장에 비례함을 알 수 있다
( U는 자기포텐셜 는 자기모멘트 B는 자기장의 세기)
다음으로 종단과 횡단 실험을 두 개로 나눠서 한 이유는 편광에 있다
쌍극과 편광과의 관계
이 그림은 지만효과에 의해 일어난 편광을 쉽게 보여주는 예이다 첫 번째 실험인 횡단을 보면 B를 수평하게 놓으면
이 레포트의 x축(가로) 방향으로 (->)복사한 스팩트럼을 보게된다 이때 회전운동을 하는 전자의 편광방향과 제자리에서 아래위로 떠는 편광방향이 90도의 위상차를 나타내는 것을 볼 수 있다 그래서 편광판을 끼우고 돌렸을 때 자기양자수가 0일때의 성분과 자기양자수가 ±1일때의 성분을 따로따로 볼 수 있었다
반면에 자기장과 평행한 방향에서 관측을 하면 즉 종단구성을 하면 y축을 볼수 있다
1/4파장렌즈의 원리
종단 구성을 해서 관찰 할때는 편광판과 1/4파장렌즈를 끼웠는데 1/4파장 렌즈를 돌리자 갈라진 스펙트럼의 윗부분이 흐릿하게 나타날때랑 더 돌리자 아랫부분만 흐릿하게 나타날때도 있었다 이는 자기양자수가 +1을 띌 때와 -1을 띌 때 편향된 방향이 서로 다르고 약 90도차이가 나는 것을 유추 할수 있었다
이번 실험에서는 오차가 심한 경우 63%까지 났는데(횡단실험 빨간색 필터 자세한 오차는 6.실험결과 에) 실험을 할 때
(g)구성품을 돌려서 실험을 했는데 굉장히 뻑뻑한 감도 있지 않았고 그 위에 있는 계기판과 잘 맞지 않는 듯 했다(잘 안돌아 갈때도 있고 가만히 있는데 마치 용수철처럼 탁 튕기면서 움직일 때도 있었다) 그리고 전압을 1V씩 올려서 적은 전압 일때에는 선이 너무 작게 갈라져서 갈라진다기 보다 흐릿하게 퍼져보여서 ds를 측정하는데 어려움이 있었다
따라서 위 실험의 오차를 줄이려면 충분히 넓은 폭의 전류를 변화시켜서 넓은 폭의 자기장의 세기를 걸어서 ds의 값에 정확도를 높이면 좋을 것이다
그리고 이번실험을 통해서 횡단구성이든 종단구성이든 지만 효과에 의한 스펙트럼의 갈림은 모든 방향에서 일어남을 보았다
횡단구성을 통해선 자기양자수가 0일 때와 ±1일때는 편광판에 의해 90도의 위상차가 남을 알 수있었고 또 종단 구성을 통해 각각의 갈라진 스펙트럼 선은 1/4파장렌즈에 의해 90도가 차이 남을 알 수 있었다
보어의 원자모형에서 가정한 각운동량의 양자화로 인해 자기모멘트도 양자화되고 그로인해 자기장에 의한 세차운동, 즉 라머세차운동도 양자화되고 그로인해 자기 퍼텐셜까지 양자화 되는 걸 유추할수 있었다 우리조는 최소 자기퍼텐셜양은 측정 할 수 없었지만 자기 퍼텐셜이 자기장의 세기와 비례함을 알았고 그 자기퍼텐셜에 의해 ds가 커짐을 관측할 수 있었다( U는 자기포텐셜 는 자기모멘트 B는 자기장의 세기)
그리고 비전하의 계산을 통해 최소의 전하량이 양자화 되있다는 것을 알 수 있었다
8.질문 및 토의
1.양자수는 몇가지 종류가 있는가?
①주양자수 n:모형적으로 생각하면, 원자의 중심에는 원자핵이 있고 그 둘레를 원자번호에 상당하는 수의 전자가 돌고 있다.
전자는 원자핵을 여러 겹으로 둘러싸고 전자궤도를 이루며, 각각의 궤도상을 도는 전자의 상태는 양자수라 불리는 몇 종류의 불연속인 양으로 결정된다.
그 중 전자의 에너지를 결정하는 것이 주양자수 n인데, n=1, 2, 3, …인 정수이다.
②방위 양자수l:궤도각운동량의 크기를 나타내는 양자수를 말한다. 스핀-궤도 상호작용이 작을 때, 구대칭인 장 내의 입자의 정상상태에서는 궤도각운동량의 크기가 일정한 고유값를 취한다. 따라서 방위양자수를 정할 수 있는데, 이 값은 0부터 주양자수보다 1만큼 작은 정수까지 가능하며 각각의 방위양자수에 해당하는 고유상태를 가리키는 알파벳 기호도 있다.
③자기양자수 :원자나 원자핵의 껍질모형에서 궤도를 규정하는 양자수이다. 즉, 궤도각운동량의 Z축 방향 성분의 크기이다. 한편, 중심력장에서 Z축 방향으로 자기장을 걸어주면 축퇴되어 있던 에너지준위가 자기양자수와 비례하는 변이로 인해 축퇴에서 풀려나는데, 이를 제이만효과라 한다.
④스핀양자수 ms:전자의 스핀각운동량의 크기를 지배하는 양자수로 항상 1/2이므로 각운동량도 0.913×10-27erg·s이다. 전자가 많은 원자의 경우 스핀각운동량을 구할 때 스핀의 결합이 어느 방향인지도 함께 생각해야한다.
2. 스펙트럼 선이 많이 갈라지면 그만큼 많은 스펙트럼 선이 생기지 않을까?
더 높은 양자수를 가질수록 제만의 스펙트럼선은 더 많은 갈라진 준위를 포함하므로 더 복잡해 질 것이다 하지만 관측된 제만 스펙트럼은 그렇게 복잡하지 않고 방위 양자수가 1만큼 변하고 자기양자수가 0,±1로만 변하는 전이만 가능하다는 선택 규칙을 만족하기 때문에 세 개의 방출선이 등간격으로 갈라진다
9.출처
◎실험원리,용어설명(질문 빛 토의 1번)-네이버
◎질문 및 토의 2, 라머세차운동- 현대물리학 Serway/Moses/Moyer 원저 (주) 북스힐
◎실험기구 및 사용법-물리학과 홈패이지,PASCO(조교님 매뉴얼)
◎실험 장치그림 -PASCO(조교님 매뉴얼)

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