현대물리학 실험 - 발머 계열 실험

목차

1. 실험 과제

2. 실험 목적

3. 실험 준비물 :

4. 실험 방법

5. 실험 이론

6. 실험 결과

7. 실험 결과 분석

8. 실험 결과의 오차분석

9. 결론

본문내용

다. 기구를 정확히 수직으로 만드는 것은 클램프의 상태에 따라 움직일 수 있고, 편광 된 빛을 편광판 및 기구들에 가려서 우리는 정확히 직선의 방향에서 측정할 수 없었다. 또한 수직이 맞지 않고 렌즈간의 거리가 맞지 않으면 정확한 초점을 맞출 수 가 없고 회절 된 빛의 폭이 넓어져서 정확한 중앙값을 측정하기가 어려웠다. 파장의 길이를 잴 때, 우리는 초점을 맞추기 위해서는 각각의 파장끼리 가까이 붙이기 위해 편광판을 스크린에 가까이 놓을 수밖에 없었고, 편광판이 가까워질수록 어쩔수 없이 오차율은 커지게 되기 마련 이였다. 좀 더 초점을 제대로 맞추고 편광판과 스크린사이의 거리를 두어 a값을 크게 두고 측정했더라면 그 mm 값으로 구하는 파장 nm의 정확도가 높아질 것이다.
또다른 오차원인으로는 싸인값을 반올림을 하는 것이다. 회절과 보강간섭으로 생긴 평광된 빛을 측정하는데 있어서 싸인값은 정확해야 할 것인데, 소수 둘째자리까지 사용하여서 그에 따른 오차도 파장이 nm단위이기 때문에 영향을 주었을 것이다.
9. 결론
이번 실험의 목적은 회절격자 분광기를 사용하여 기체방전관에 나오는 빛의 스펙트럼을 관측하고 각 스펙트럼선의 파장을 구하는 것이다. 실험과 실험에 쓰인 이론의 예습을 통해 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 전자가 떨어 질 때 빛이 방출되고, 수소의 전자는 불연속적인 에너지 값만 가질 수 있다는 사실을 알 수 있었다. 즉, 원자의 에너지 준위는 불연속적으로 양자화 되어 있다는 것을 알 수 있었다. 바로 이전 실험이었던 빛의 스펙트럼 관찰 실험에서 알았던 것처럼 빛의 성질인 회절과 보강간섭을 통해서 나타난 선 스펙트럼을 종이에 무늬를 그릴 수 있었다. 우리 실험에서는 유인물에 있었던 것처럼 슬릿과 스크린 사이의 거리를 150mm로 하여 측정하였다. 평행으로 입사한 빛은 슬릿 사이로 통과하고, 슬릿의 조절 하여 나머지 빛을 흡수하거나 산란시켰다. 그 통과된 빛은 파장의 정수배가 되는 양자적인 조건에 의하여 광로차이가 생기고 보강간섭으로 인하여 빛이 강해진다. 만약에 빛이 파장의 정수배가 아닐 경우에 소멸해 버린다. 따라서 빛이 밝게 비춰지는 것은 파장에 따라 달라지기 때문에 여러파장이 섞여있는 백색광은 파장별로 분리가 된다. 이것은 보강간섭의 조건에 의해 일어남을 알 수 있었다.
빨강
582.923
초록
545.905
파랑
439.435
이 실험을 통하여 우리는 빨간, 초록, 파란색을 식별할 수 있었다. 눈으로 식별할 수 있는 가시광선영역이 나온다는 것은 발머계열임을 우리는 일반물리실험에서 이미 배운바 있다. 이것들의 스펙트럼 사이의 거리를 피타고라스 정리를 이용하여 파장을 계산 할 수 있었다.
우리는 이 실험을 통해 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 전자가 떨어 질 때 빛이 방출됨을 관측하고, 수소의 전자는 (모든 전자로 양자역학시간에는 배웠다) 불연속적인 에너지 값만을 가질 수 있음을 알 수 있었다. 각운동량이 양자화되어 있음을 눈으로 확인하고 에너지 준위는 띄엄띄엄 되어 있음을 확인 할 수 있는 실험이였다.

키워드

발머 계열 실험 ,   보어의 원자모델,   리드베리 상수