플랑크 상수 측정

소개글

플랑크 상수 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험목적

2.실험원리

3.실험장치

4.실험방법

5.실험결과

6.결론및검토

본문내용

가 어떤 기준으로 결과 값을 측정하느냐에 따라 같은 값이라도 다르게 읽힐 수 있었다. 또한 불을 켜고 했을 때와 끄고 했을 때의 오차도 고려했어야하지 않았나 생각한다. 실험기구의 결과 표시 방식이 아날로그였고 그 눈금 또한 커서 측정 시에 큰 오차를 야기했던 것 같다. 또한 실험기구는 그 눈금에 비례하는 정확도를 갖기 마련인데 이로 미루어 짐작하여 보면 이번 실험 기구는 정밀한 결과 값을 제공하지 않는 듯 했다. 이번 실험은 측정중의 작은 오차 요소가 결과 값이 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 좀더 작은 값이 표시된 눈금이나 디지털 실험기구가 없었던 것이 아쉽다. 색깔별 주파수의 구간을 보고 평균값에 가까운 값으로 추측하여 설정한 색깔별 주파수가 오차에 상당한 영향을 미쳤을 것이다. 이번 실험의 결과는 색깔의 주파수를 기본으로 하여 구해진다. 하지만 색은 연속적이어서 명확한 경계를 긋기 어렵고, 그 때문에 주파수를 구간으로 표시한다. 이 구간의 평균값을 사용하였는데 오차를 유발했을 것이다. 필터의 종류에 따라 같은 색이라도 미묘한 차이가 있었는데 이것 또한 색깔의 차이를 관찰하여 평균값의 주파수를 약간 변형시켜 사용하였다. 이때의 주파수 설정 역시 오차를 유발했을 것이다. 특히 파랑(436nm)와 보라(405nm)에서 오차가 더 크게 나타나서 불을 꺼보기도 하고 거리를 조정해보기도 했지만 그 오차는 쉽게 줄어들지 않았다.
이번 실험을 통해 진동수가 클수록 큰 값을, 작을수록 작은 값을 얻게 됨을 확인할 수 있었다. 엑셀을 사용하여 그래프를 분석하여 1차 함수의 그래프를 얻을 수 있었다. 이 때 그래프의 기울기는 값)과는 차이를 보였다. 주파수가 크다는 것은 빛이 높은 에너지를 갖고 있음을 의미한다. 저지전압은 극판 쪽의 전류가 흐르지 않는 순간에 역방향으로 걸어준 전압을 의미함으로 저지전압이 클수록 전자의 최대운동에너지가 큼을 의미한다. 주파수의 1차 함수로 나타내어 진 것은 이와 같은 맥락에서 이해할 수 있는데, 주파수가 클수록 튀어 나가는 전자의 최대운동에너지가 크게 됨을 생각할 수 있다.
빛의 주파수가 일정하다면 intensity가 변하여도 일정한 저지전압 값이 얻어짐을 알 수 있었다. 이는 빛의 세기(빛의 입자수)에 관계없이 전자가 방출되지 않는 것은 전자가 1개의 광자(빛 입자)밖에 흡수하지 않기 때문이다.
빨간색 빛의 경우 다른 빛들과는 다르게 intensity가 강해질수록 측정되는 저지전압의 값이 커졌다. 이것은 intensity가 강해질수록 빛의 에너지가 커졌음을, 튀어나오는 전자의 운동에너지가 커졌음을 의미한다. 이번 실험은 다른 변인들은 모두 그대로 두고 필터의 색을 조작함으로서 얻어지는 결과의 변화를 관찰하는 실험이었다. 필터의 변화(색의 변화)가 미치는 영향을 생각해 본다면 이유를 찾을 수 있을 것이라 생각했다.
빨간색의 경우 주파수가 작고 파장이 길어 빛이 가지고 있는 에너지가 다른 색에 비해 상대적으로 작다. 일정한 온도의 기체의 경우 모든 기체 분자들이 그 온도만큼의 운동에너지를 갖는 것이 아니라, 기체 입자가 그 온도에 가장 많이 ‘분포’함을 의미한다. 그리고 그 분포의 곡선은 상대적으로 낮을수록 완만하고 평평해 진다. Intensity가 낮은 경우에는 빛의 입자들이 적게 쏘아지기 때문에 고 에너지의 광자가 비교적 적은 수 방출되고, intensity가 커지면 빛의 입자들이 많이 쏘아지기 때문에 고 에너지의 빛이 관측에 관여할 만큼 충분히 많이 쏘아지게 되면서, intensity에 따라 결과가 변하는 빨간색 빛의 결과를 얻지 않았나 생각해보았다. 하지만 다른 파장의 빛들도 같은 결과를 얻어야 했기에 잘못되었을 것이라 생각한다.

키워드

광전효과,   플랑크 상수,   저지전압