서울대학교 Ne Franck-Hertz Experiment (프랑크-헤르츠 실험) 결과레포트입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 배경 이론
3. 실험 과정 및 장비 소개
4. 실험 결과 및 분석
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
: Inert gas의 하나인 Ne의 Franck-Hertz 곡선을 그려보고, 이로부터 Ne 원자의 Energy states가 불연속적이라는 사실을 확인한다. 또한 Ne 원자의 대략적인 Excitation Energy를 구해본다.

2. 배경 이론
: 전자를 가속하여 저압 기체(Ne) 속을 통과하게 했을 때, 전자들은 기체 원자들과 비탄성 충돌을 겪으면서 보유 에너지에 변화를 일으키게 된다. 이는 전자들이, 역방향으로 가해지는 전압(U3)을 거쳐 최종적으로 전류계에 얼마나 도달하는지를 측정함으로써 확인할 수 있다.
실험을 수행하면, 가속 전압 U2에 따른 전류 I의 그래프를 오른쪽과 같이 얻을 수 있다. 어떤 한계점 이전까지는 가속 전압이 증가함에 따라 전류는 증가한다. 특정 한계점을 지나는 순간, 전류는 급격히 줄어든다. (= 전자가 적게 도달한다 or 전자가 충돌을 통해 에너지를 잃게 되었다.)

<중 략>

만약에, U = 18.7V이고 다 른 오차요인들로 인한 영향이 전혀 없다고 가정한다면, U(3) 구간에서는 가속 전 압이 전자의 운동에너지로 전환되는 과정에서 대략 e * (22.5-18.7)V의 에너지 손실이 발생한다고 말할 수 있다.

- 첫 번째와 두 번째 Peak 이후에 전류값이 감소하는 과정에서, I = 0까지 다시 도달하게 되는데, 이는 U1값이 충분히 높지 못하기 때문으로 판단된다. (즉, 그래 프의 아래 부분이 짤려나간 것으로 생각된다.) 하지만 이 실험에서 중요한 것은 극값 사이의 간격이고 이는 극대값을 관찰하는 것만으로도 충분하기 때문에, 실 험의 결과에 크게 나쁜 영향을 미칠만한 요인은 아닌 것으로 판단이 된다.

참고 자료

서울대학교 중급물리실험2 실험 매뉴얼, ‘Franck-Hertz experiment with Ne'
Leybold Physics Leaflets, 'Franck Hertz experiment with mercury'
숭실대학교 ‘Franck-Hertz 실험 매뉴얼’
http://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=1516 : HeNe tutorial 탭 - Ne 원자의 에너지 준위 그림