프랑크헤르츠실험 예비 보고서

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- Ne기체와 전자의 충돌을 통하여 Ne원자의 에너지 상태가 양자화되어 있음을 확인하고, Ne원자의 여기에너지를 구한다.
그림에서 네모로 표시된 관속은 Ne증기를 희박하게 넣어 봉인한 것이다. 그 내부에는 진공관처럼 필라멘트, 음극(cathode : ), 그리드(grid : ), 양극(plate : ) 등을 배치해 두고 전압()을 걸어 둔상태이다.
전원 에 의해 가열된 음극 K에서 생성된 열 전자는 그리드 과 로 인해 가속된다. 전자의 에너지가 작을 때에는 전자는 Ne 원자와 탄성충돌하며 에너지변화는 생기지 않고 속도의 방향만 바 뀌면서 양극 p로 이동한다. V를 0으로부터 차츰 증가해 보자. (1) 일 때: 와 사이에는 역 전압이 결렸기에 이 구간에서 전자는 감속하여 양극 P에 도착하지 못한다.
(2) 일 때: 이때 전자는 구간에서 감속되지만 그리드 를 지날 때 에너지가 qg다 크므로 양극에 도착하며 를 점차 증가하면 음극에 있는 더 많은 열전자가 가속되면서 전류는 점차 커진다.
(3) 계속 V를 증가하면 전류가 급격히 감소하기 시작하는 V 가 존재한다. 이것은 일부전자가 비탄성 충돌을 일으켜서 그리드 를 지날 때 전자의 에너지가 보다 작아져 양극에 도달할 수 없기 때문에 생긴다.
(4) 계속 V를 증가하면 전류는 다시 증가하는데 이는 전자가 비탄성충돌을 일으켜도 를 지날 때 에너지가 보다 커져 여전히 양극에 도달함을 나타낸다.
(5) 일정한 V에서 전류는 다시 감소하는데 이는 또 일부전자가 비탄성충돌을 하는데 에너지를 잃어 그리드 를 지날 때 전자의 에너지가 보다 작아져 양극에 도달할 수 없기 때문에 생긴다.

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참고 자료

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