전자회절실험

목차

1.목적

2.이론

3.장치

4.방법

5.검토사항

본문내용

크고 원형 무늬가 많이 나온 상황의 데이터와 비교하여야 할 것이다.
(2) d를 알게 된 한 원형무늬의 반경으로부터 가속전압의 변화에 대한 파장의 변화를(9)식과 (10)식(혹은 근사식 (11)식)을 이용하여 계산하여 표로 만든다.
(3) 이 표를 가로축을 로 하고 세로축을 파장으로 하여 그래프로 그린다.
(4) 이 그래프와 아론적인 관계식인 (4)식 (혹은 (5)식)을 비교하여 드브로이 가설을 확인한다.
< 실험결과의 예 >
다음은 시료로 금의 박편을 사용하고 시료와 형광면 사이의 거리 L = 150mm인 전자회절실험장치(Shimadzu Rika Instruments Co.의Model EG-10)를 이용하여 실험한 경우의 측정 결과이다.
<표 2 측정결과의 예>
no.
가 속 전 압
파장(A)
r1
r2
d1
d2
1
20 kv
0.27
2
-
2.03
-
2
30 kv
0.22
1.6
2.8
2.06
1.18
3
40 kv
0.19
1.4
2.4
2.04
1.19
측정의 결과를 근사식인 (11)식에 대입하여 d1, d2을 대강 계산하면 각각 2Å, 1.2Å 정도가 된다. 엄밀하게 계산하려면 (9)식과 (10)식으로 부터 근사를 쓰지 않고 계산해야 할 것이다. (반경 r이 L에 비하여 무시할 수 있을 정도로 작지 않기 때문임) 이 결과를 표 1과 비교하여 보면 (200) 면과 (311) 면에서의 반사임을 알 수 있다.
5. 검토사항
이번 실험은 전자 회절 실험으로 금의 다결정막으로 전자선의 간섭상(디바이-새라링) 을 만들어 전자의 파동성을 확인하는 실험이었다. 먼저 전원부의 가속 전압 조절손잡이를 시계방향으로 서서히 돌려서 가속전압을 2kV로 하고, 초점손 잡이를 시계방향으로 적당히 돌리면 회절무늬가 나타난다. 그 후 가속전압과 회절무늬의 반경을 측정한다. 같은 방법으로 3kV, 4kV 에서도 회절무늬의 반경을 측정한다. 실험결과 2kV 일때 반경r1은 2cm였고, 3kV 일때 r1=1.6cm, r2=2.8cm, 4kV 일때 r1=1.4cm, r2=2.4cm였다. 반경r을 구한 다음 파장값((A))을 구하고 층간격(d)를 구하게 된다. d값을 구하게 되면, 각각 2Å, 1.2Å정도가 된다. 이것으로 표1의 (200)면과 (311)면에서의 반 사임을 알수 있었다. 이 실험을 통해서 파동으로서의 전자가 결정에서 회절 되는 원리를 이해할 수 있었다.
* 주의사항: 한번 반경측정이 끝나면 초점 손잡이를 반시계 방향으로 돌려서 화면의 밝기를 최소한으로 줄인다. 시료에 계속 전자를 조사하면 시료가 파손 되기 때문이다. 금박의 파손 위험이 있으므로 스위치를 켠 후 반드시 회절관 Heatr를 2분 이상 가열해야 한다.
6. 참고도서
(1) “ 물리학총론” H. Resnick 원저, 김종오 역, 교학사, 43-1절
(2) “ 현대물리학” 2판, R. Eisberg, R. Resnick 원저, 김종오 외 번역, 교학사, 3-1절
(3) “ 현대물리학” 4판, Bisberg, 원저, 현대물리 연구회 역, 반도출판사, 3-5절 (117~121쪽)

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전자회절,   회절,   물질파