frank-hertz 실험 (플랑크-헤르츠 실험)

소개글

플랑크 헤르츠 실험에 대한 자세한 설명입니다.
서론과 이론, 그리고 많은 과제들의 답이 굉장히 상세하게 있습니다.
이보다 자세한 보고서를 어디에서도 본 적 없습니다.

목차

I. 서론

II. 이론적 배경

III. 결과 및 토의
1. 전압에 의한 그래프 분석
2. 역전압에 의한 그래프 분석
3. 온도에 의한 그래프 분석
4. 자유주행경로에대한 분석
5. Thermionic emission

본문내용

19세기 말엽에 수소원자의 스펙트럼을 분석하여 수소원자의 에너지가 불연속적인 것을 알게 되었고, 이를 토대로 에너지 양자화에 대한 연구들이 시작되었다.
플랑크의 양자가설을 시작으로 하여, 보어의 원자모형으로 수소원자의 스펙트럼이 설명되었고, 아인슈타인의 광전효과 까지 이르는 현대 물리학이 정립되었다.
프랑크-헤르츠 실험은 원자의 에너지 준위가 양자화 되어 있다는 결과를 보여주는 실험으로, 수은 기체에 전자를 충돌시켰을 때 수은의 에너지 상태가 양자화 되었다는 것을 보여주는 실험이다.
실험은 물질의 에너지가 양자화 되었다는 확고한 증거가 되었고, 이전의 원자의 스펙트럼으로 양자화를 관찰하는 방법이 아닌, 전자와 충돌할 때 특정한 양의 에너지를 주고받는 직접적인 증거가 되었다.
우리는 플랑크-헤르츠 수은관 안에서 자유전자를 가속시키면서 수은 기체를 통과시키는 방법을 통해 자유전자가 원자와 비탄성 충돌을 할 때, 전자가 잃는 에너지를 측정하고자 하였다. 또한 플랑크-헤르츠 실험이 어떻게 보어의 원자모델을 증명 할 수 있는지 분석하였다.

이론적 배경
프랑크와 헤르츠는 1914년 충돌에 의한 여기(excited)를 기초로 실험들을 수행하였다.
이 실험들을 통해 원자 에너지 준위가 양자화 되어 존재한다는 것과 이 준위들이 선스펙트럼과 일치한다는 것을 직접적으로 볼 수 있다.
프랑크와 헤르츠는 그림과 같은 장치를 이용해서 여러 원소의 증기들에 에너지를 조절할 수 있는 전자를 충돌시켰다.

위의 그림은 프랑크-헤르츠의 실험장치의 회로도이다.
위 그림의 관속에는 수은 증기를 희박하게 넣어 봉인하고, 그 내부에 진공관과 같이 필라멘트, 음극, 그리드, 양극 등을 배치하고 전압을 걸어 둔 상태이다.
필라멘트를 가열하면 음극에서 방출된 전자는 U1에 의해 가속되어 운동에너지가 증가한다.
이 전자가 U1를 통과한 후에 역전압 U2에 의해 약간 감속되어 P에 흡수되는데 이는 전류계를 통해 전류를 측정된다.
U1에 걸리는 가속전압을 증가시키면 더 많은 전자가 P에 도달하기 때문에 전류는 증가한다.

참고 자료

없음