Exp6 Atomic spectra of one and two-electron systems

목차

1. Object

2. Introduction

3. Background information
1) Electronic transition
2) Term symbols of multi-electron atoms and good quantum number
3) Spin-orbit coupling
4) Hund’s rule
5) Selection rule
6) Sodium D-line(Fine structure)
7) Another example of energy splitting of atomic terms

4. Equipment
1) Diffraction spectrometer
2) Reading a vernier scale
3) Materials
4) Safety and Hazards

5. Procedure
1) Setting up a lamp
2) Aligning a spectrometer
3) Measuring spectrum

6. Pre – lab question

7. Results&discussion
1) Data
2) Calibration curve 만들기(sinθ-λ 그래프)
3) Determine the wavelength of the spectrum of Na
4) Determine the fine structure splitting of Na(Sodium D-line)
5) Determine the wavelength of the spectrum of Zn
6) 결과 분석

8. Conclusion

9. Reference

본문내용

1. Object
여러 가지 원소들의 atomic spectra를 관찰하고 이와 관계된 기본 지식들을 이해한다.

2. Introduction
분자와 빛과의 상호반응은 분자의 핵과 전자 전하가 oscillating electric field와 반응하는 것으로 설명할 수 있다. 이 반응은 외부 장, 즉 빛의 진동수로 진동하는 쌍극자 모멘트를 수반한다. 분자들은 반응할 때 각각의 특정한 진동수를 가지는데, 이것은 핵과 전자가 본질적으로 다른 시간 단위를 가지고 움직이기 때문이다. 광자의 방출, 또는 흡수를 통한 다른 전자 준위간의 전이 때 atomic spectra를 얻을 수 있다. 이것은 atomic energy가 양자화 되어 있음을 말해주며 분리된 파장값이 이를 뒷받침한다. Atomic spectra를 통하여 원자의 전자 구조를 설명할 수 있으며, 이 실험에서는 다양한 원자를 diffraction spectrometer를 이용하여 spectral 선의 파장을 측정해 볼 것이다.

<중 략>

5. Procedure
1) Setting up a lamp
Spectral lamp의 전원을 연결한다. 이 때 연결하기 전에 전원 버튼이 꺼져있는지 확인한다. 헬륨 램프를 홀더에 넣고 safety guard와 함께 숨긴다. 램프 홀더의 코드가 파워 서플라이에 제대로 연결되어있는지 확인한다. 전원을 켜서 램프가 잘 작동하는지 보고 작동하지 않을 경우 전원을 껐다가 켜보고 램프를 교환하도록 한다.

2) Aligning a spectrometer
- Diffraction spectrometer를 위 사진과 같이 장치한 뒤, collimator와 telescope를 screw로 조정한다. 슬릿 부분, 접안 부분이 바깥 방향으로 가도록 만들고 한 라인에 있도록 정렬시킨다.
- 헬륨 램프를 램프 홀더에 넣고 collimator의 슬릿 부분에 근접시킨다. 슬릿 less에서 램프 빛이 통과하지 못해야 하므로 빛이 새지 않도록 슬릿에 최대한 접근시킨다.
- 전원을 켜서 telescope의 접안 부분에 눈을 대고 collimator의 슬릿으로 통과되는 빛을 관찰한다. Collimator와 telescope의 기울기, 위치, 높이, 간격 등의 요소를 조정한다.

참고 자료

Fine structure and one-electron spectrum experimental guide(PHYWE)
Two-electron spectra with the prism spectrometer experimental guide(PHYWE)
Illinois state university lecture note ‘Atomic term symbols and energy splitting’
Fayetteville state university lecture note ‘Spin-orbit coupling’
KAIST physical chemistry 1 lecture notes ‘Chapter 8 Multielectron atoms’, ‘Chapter 13 Molecular Spectrocopy’
G. Herzberg, Atomic Spectra and Atomic Structure (Dover Publ.)
D.R. Bates, Quantum Theory II (Academic Press Inc.)