Electron spin Resonance 예비보고서

소개글

현대물리 실험 Electron spin Resonance 예비보고서입니다.

목차

1. 실험목표
2. 실험이론
3. 관련 이론
4. 준비및 과정
5. Reference

본문내용

1. 실험목표

공명진동수의 자기장에 대한 의존성을 알아보고 DPPH 시료의 ESR을 통한 자유전자의 g-factor를 결정하고, 흡수선의 half-width를 결정한다.

*관련주제 : Zeeman 효과, 양자에너지, 양자수, 공명, g- factor, Lande factor

2. 실험이론

자기공명이란 전자나 원자핵 등이 가지고 있는 자기 moment에 자기장을 가하여 Energy분리를 만들고 이 Energy 차에 해당하는 전자기파를 입사시켜 공명흡수를 일으키는 현상이다. 이번 실험은 일정한 자기장 속에서 분리된 에너지 상태간의 전이를 고진동수 교류 자기장을 사용하여 발생시킴으로서 Electron spin Resonance을 이해하고 Gyromagnetic Ratio (g-factor)를 결정한다.

Electron spin이란 전자의 Spin angular momentum 적용되는 용어이며, 1896년에 Zeeman에 의해 발견된 Zeeman Effect의 설명과정에서 도입되었다. 궤도 양자수 l인 한 전자의 상태는 원자가 자기장 내에 놓이면 자기에너지가 생긴다. 따라서 에너지 준위는 개의 미세상태들로 분리된다. 그러나 선택률에 따라 m은 0, ±1의 차이에서만 전이하므로 서로 다른 두 상태들 사이의 전이에 의해 발생되는 하나의 spectrum은 세 개의 성분들로만 분리될 것으로 예상된다. 이 정상 Zeeman Effect는 원자의 고유 각 운동량의 종합이 0이 될 때 관측이 되는 것이다.

그러나 비정상 Zeeman Effect라고 불리 우는 세 개 이상의 선들로 분리되는 것이 더 보편적으로 관찰된다. 예를 들면 두개의 노란 sodium선들은 넷 또는 여섯 개의 선들로 분리된다. 비교적 간단하게 갈라지는 정상 Zeeman Effect의 경우는 로렌츠의 전자론으로 설명가능 했지만 spectrum선들이 여러 갈래로 나누어지는 비정상 Zeeman Effect는 1925년 Goudsmit와 Uhlenbeck이 Spin을 발견함으로서 설명되었다. 그들은 이러한 비정상 Zeeman Effect를 자기장 속에서 전자는 두 개의 가능한 자태로 고유각 운동량을 갖는다고 가정하여 2S 1/2와 2P 1/2상태는 두 에너지 준위들로 분리되고 2P 3/2상태는 궤도 각 운동량이 고유 각 운동량에 보태어졌기 때문에 네 개의 에너지준위들로 분리된다고 설명하였다.

참고 자료

http://kr.ks.yahoo.com/service/wiki_know/know_view.html?tnum=80015
http://en.wikipedia.org/wiki/Land%C3%A9_g-factor
http://kr.blog.yahoo.com/mymerit3/2205
Concepts of Modern Physics sixth Edition (Arthur Beiser) p.278~289