[예비]ESR레포트

소개글

현대물리학에 필수 실험인 전자스핀공명에 대한 실험입니다.

목차

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본문내용

1. 실험 목적
우리는 이 실험에서 전자스핀공명1)(ESR) 현상이 일어남을 정성적으로 보이고, 약한 자기장에 놓인 전자가 고주파 진동회로에서 발생한 광자를 흡수하는 과정을 정량적으로 측정한다. 여기서 전류와 주파수를 측정하며, 이 값으로부터 광자의 공명 주파수와 자기장의 크기
사이에 선형의존성이 있음을 확인한다. 또한 이 값으로부터 전자의 Lande g-factor값을 실험적으로 결정한 후, 이론값과 비교하여 실험의 신뢰성과 실험의 의미에 대해 토론한다.

2. 이론
A. 자기공명의 역사적 배경
전자스핀공명(ESR) 실험에 최초로 성공한 사람은 소련의 Zavoisky이다. 세계 제 2차 대전중, 통신의 발달로 마이크로파의 기술이 발달했고, 이를 실험실에서도 사용할 수 있게 되어 1945년 처음으로 상자성 물질에서 공명현상이 관측되었다. 그림1과 2에서 최초의 실험에 대한 자료가 나타나 있다. 전자스핀공명의 최초의 공명 자기장은 10000[G]정도로 엄청난 자기장의 세기가 필요하다는 것을 알 수 있다.


그림1. Zavoisky가 연구하였던 세계최초의 전자스핀공명 실험 장치의 모습.

이 실험은 상자성 이온에 의한 공명흡수 신호로 공명선을 볼 수 있기도 해서, 상자성 공명(Electron Paramagnetic Resonance, EPR)이라고도 부른다. 전자 스핀 공명은 상자성 물질에서만 일어나는데, 상자성 물질에서는 스핀?궤도 결합 각운동량에 따른 자기 모멘트가 0 이 아니다. 상자성 물질로는 원자의 내부 전자 껍질이 꽉 차 있지 않는 금속인 전이금속(transition metal), 희토류 원소(rare earths)나 유기분자 등이 있는데, 이들은 짝을 이루지 못한 전자를 포함하거나, 격자 결함을 가지고 있다.

참고 자료

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