리드베리 상수 측정 실험 보고서

소개글

"리드베리 상수 측정 실험 보고서"에 대한 내용입니다.

목차

0. 제목 및 초록
1. 서론
2. 이론적 배경
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 오차 분석
6. 결론

본문내용

닐스 보어의 원자 모형으로 수소 방출 스펙트럼이 불연속적인 이유를 설명하였다. 이 실험을 통해 실제 수소 선 스펙트럼을 관측하고, 가시광선 영역에서 세기가 강한 파장을 관측한다. 이 측정 파장을 통해 리드베리 상수를 구할 수 있고, 이론값과 비교하여 보어의 수소 원자 모형과 일치하는지 검증할 수 있다. 더 나아가 현대의 원자모형으로는 수소의 선 스펙트럼을 어떻게 설명하는지 생각해볼 수 있다.

I. 서론

19 세기 수소 방출선이 불연속적임을 관측하였다. 이에 물리학자 닐스 보어는 수소의 방출 선스펙트럼을 설명하기 위하여 원자모형을 발표하였다. 원자모형의 아이디어는 전자의 궤도가 연속적이지 않고, 정수로 떨어지는 일정 궤도를 돌고 있는 것이다. 이와 같이 어떤 물리량이 연속적이지 않고, 불연속적인 값을 가진다는 의미로 양자화라는 용어를 사용하고, 이 개념을 닐스 보어가 최초로 도입하였다. 보어는 수소 원자 모형을 설명하기 위해 몇 가지 가정을 세웠다. (1) 원자의 전자는 핵을 중심으로 공전한다. 이 때 전자는 핵과 전자의 전자기적 인력으로 원운동을 한다. (2) 전자는 양자화된 궤도 내에서는 전자기 복사를 방출하지 않고, 안정적으로 공전한다. 전자가 해당 에너지 준위에서 원운동할 때 발생하는 에너지 변화량은 무시한다. (3) 전자는 오직 다른 에너지 준위로 전이할 때만 에너지를 흡수 혹은 방출한다. 보어의 이런 가정을 통해 고전역학으로 수소의 원자 모형을 설명할 수 있었다.

n=1 인 것이 원자의 바닥 에너지 상태이고, n 이 커질수록 전자가 들뜬 상태가 된다. 그러다가 n 이 무한대로가면 이온화되는 것이다. 수소의 경우 원자핵과 전자 1 개로만 이루어져 있기 때문에 다른 전자기적 상호작용이 없지만 원자번호가 많아지거나 다른 원자가 근처에 추가된다면 다른 상호작용도 추가되어 더 복잡한 에너지 준위가 생길 것이다.

참고 자료

㈜한국과학 | Determination of Rydberg’s constant | 2021.10.10
Halliday, David, Robert Resnick, and Jearl Walker | Fundamentals of physics | John Wiley & Sons | 2013
Serway, Raymond A., and John W. Jewett | Physics for scientists and engineers | Cengage learning | 2018