일반화학실험 예비레포트 A+ 원자의 방출스펙트럼

소개글

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목차

1. 실험목표

2. 이론
1) 에너지 준위와 양자수
2) 바닥상태/들뜬상태
3) 스펙트럼
4) 빛의 굴절
5) 빛의 회절
6) 분광기
7) 검정 곡선

3. 기구 및 시약

4. 실험 방법
1)PartⅠ. 여러 광원들의 스펙트럼 – 연속 스펙트럼과 선 스펙트럼
2)Part Ⅱ. 스펙트럼 파장의 검정곡선
3)Part Ⅲ. 헬륨 스펙트럼
4)Part Ⅳ. 헬륨 스펙트럼
5)Part Ⅴ. 여러 가지 광원들의 스펙트럼

5. 문제
1)문제1. 가시광선 스펙트럼의 파장 범위는 얼마인가? 백색광 스펙트럼의 색을 높은 진동수에서 낮은 진동수의 순으로 나열하라.
2)문제2. 빛을 파장에 따라 분산시키기 위하여 프리즘이나 회절발을 사용할 수 있다. 이들은 어떻게 하여 빛을 분산시킬 수 있는가?
3)문제3. 방출 분광법과 흡수 분광법은 어떻게 다른가?

본문내용

실험목표
1. 투과 회전발 필름을 사용한 분광기를 통해 여러 조명과 기체 방전관으로부터 방출되는 빛을 파장별로 분리하여 관찰 후 비교해 본다.

2. 이미 파장을 알고 있는 스펙트럼선들을 이용하여 검정곡선을 만들고 이를 통하여 다른 광원에서 방출되는 빛의 파장을 결정해 보기로 한다.

이론
1. 에너지 준위와 양자수

원자 내 전자는 서로 독립적인 세 개의 양자수(quantum number)로 상태를 나타낼 수 있다. 이때 양자수가 주양자수(n), 방위 양자수(l), 자기 양자수(m)로 수소 원자에서 전자가 가질 수 있는 상태의 에너지 준위 값은 오직 주양자수 n에 의해서 결정된다. 즉 n값이 큰 상태는 적은 상태보다 에너지 준위가 높다는 것을 의미한다. 반면에 헬륨처럼 원자 내 전자가 두 개 이상인 원자에서는 원자 내 전자가 가질 수 있는 상태의 에너지 준위 값은 n,l 두 개의 양자수에 의해 결정된다. 곧 서로 다른 두 상태가 같은 주양자수 n를 갖더라도 방위 양자수 값이 0에 가까운 상태가 에너지 준위가 더 낮다.

원자 내 전자가 양자화된 상태를 바꾸는 경우를 전이(transition)라고 하는데, 에너지 준위가 낮은 상태에서 높은 상태로 전이하기 위해서는 두 상태의 에너지 차이에 해당하는 전자기파(E=hν)를 흡수해야 한다. 반대로 에너지가 높은 상태에서 낮은 상태로 전이할 때는 두 상태의 에너지 차이에 해당하는 전자기파를 방출한다.

2. 바닥상태/들뜬상태

- 바닥상태: 바닥상태(ground state)는 양자역학에서 가장 낮은 에너지 상태를 의미하고 안정적인 상태이다. 파동함수로 에너지를 표현하면 마디(node)가 존재하지 않고 숫자로 표현하면 0인 상태이다.
- 들뜬상태: 들뜬상태(excited state)는 양자역학(quantum mechanics) 용어로 바닥상태(ground state)를 제외한 모든 에너지 상태를 일컫는다. 바닥상태에 비해서는 에너지 수준이 높기 때문에 불안정한 상태이다.

참고 자료

없음