프랑크헤르츠 결과

소개글

학부생 3학년 실험으로 자세하게 적었습니다. 사진 및 실험결과값 계산식 계산과정 계산결과 이론치및결과치 분석 등등 작성했습니다.

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 이 론

Ⅲ. 실 험

Ⅳ. 결 과

Ⅵ. 결 론

Ⅶ. 참 고 문 헌

본문내용

Ⅱ. 이 론

1900년대에 들어와서 원자의 구조에 대한 연구가 활발하게 이루어 졌다. 원자 모델에 대한 여러 가설들이 제안 되었고, 바로 실험에 의하여 확인되었다. 1910년대 초반에 드디어 원자의 형상에 대한 실체를 잡을 수 있었다. Rutherford에 의하여 실험적으로 규명된 원자의 모형은, 마치 태양계에서 태양을 중심으로 하여 여러 행성들이 돌고 있는 것처럼, 무겁고 양전하를 띄고 있는 원자핵을 중심으로 하여 전자가 돌고 있다는 것이다. 그러나 그 당시에 이미 완전히 정립되어 의심할 여지가 없는 전자기학 이론에 따르면 궤도를 돌고 있다는 전자는 안정된 상태로 존재할 수가 없어서 불과 10-7초 이내에 핵에 포획되어 버린다는 문제점이 생겼다.1913년 보어(Bohr)가 원자의 결합 상태에 대한 양자화 가설을 내놓아 이러한 문제점을 피해나갔고, 더우기 이전에 실험적으로 잘 알려졌던 원자의 방출, 흡수 스펙트럼에 대해 완전하게 설명을 할 수 있었던 것이다. 핵 주위를 돌고 있는 전자가 가질 수 있는 에너지는 연속적이 아닌 띄엄띄엄한 값이라는 결과는 지금까지의 고전론적인 사고방식에 일대 전환을 가져오게 하였다. 원자의 세계는 고전역학으로 설명을 할 수 없어서, 전혀 새로운 체계의 접근 방식이 필요하게 되었고 양자역학이 만들어 지게 된 것이다.
보어의 원자 가설이 나온 1년후, 1914년 프랑크(Franck)와 헤르츠(Hertz)에 의하여 원자가 전자와 충돌할 때 특정한 양의 에너지만을 주고 받는 다는 사실이 발견되었다. 이 특정한 에너지는 바로 그 원자가 가지고 있는 스펙트럼의 관측으로 부터 얻어진 전자의 에너지 준위의 차이에 해당하는 것이 되어, 물질의 양자화에 대한 보다 직접적이고 확고한 증거가 되었다.
Figure 1. 에서 네모로 표시된 관속은 수은증기를 희박하게 넣어 봉인한 것이다. 그 내부에는 진공관처럼 필라멘트, 음극, 그리


Figure 1. 프랑크-헤르츠 회로도

드 등을 배치해 두고 전압을 걸어둔다. 필라멘트를 가열하면 음극에서 방출된 열전자는 그리드에 의해 가속되어 운동에너지가 증가한다. 이 전자가 그리드를 통과한 후 양극의 역 전압에 의해 감속되어 플레이트에 흡수되는데 그 정도는 전류계의 전류를 측정함으로써 알 수 있다. 그리드에 걸리는 가속전압을 증가시키면 더 많은 전자가 플레이트에 도달하여 전류는 증가한다. 만일 전자가 관속에 들어있는 기체와 충돌에서 운동에너지가 원자의 내부에너지로 흡수되지 않는다면 전자의 질량이 원자의 질량에 비해 매우 작아서 전자의 운동에너지는 거의 변화가 없을 것이다. 운동에너지를 거의 읽지 않기 때문에 전자의 운동방향이 바뀔 뿐으로 전류의 양에는 크게 변화가 없을 것이다. 그러나 그 충돌에서 에너지를 잃어버린다면 전류는 줄어들 것이다.

참고 자료

Ather Beiser, "현대물리학(6판)“, 교보문고, 2003, pp.123-189
R. Eisberg, "현대물리학“, 교학사, 1998, pp.171-172
안세희, "물리학의 현대적 이해“, 사이텍미디어, 1999, pp.82-100