현대물리학실험 | 프랑크-헤르츠 실험

 

 

 

TIP

 

 

프랑크-헤르츠의 에너지 양자화 확인 실험을 통해서 여기에너지와 에너지준위, 탄성충돌의 개념을 익히고 에너지 준위 불연속성을 확인한다.

 

 

 

여기에너지

기준상태에 있는 원자나 분자가 들뜬 상태로 될 때 흡수하는 에너지. 충돌에 의해 여기된 원자는 한개 혹은 그 이상의 광자를 방출함으로써 평균10^-8s 이내에 기저상태로 돌아 온다. 빛을 발생하는 방전이 희박한 기체 내에서 만들어지기 위해서는 전기장이 있어야 하는데 이때 전기장의 크기는 기체분자에 충돌하는 두 입자의 질량이 같을 때 최대의 에너지 전달이 일어나므로 이 같은 방전에서 기체의 전자에 에너지를 공급하는 데는 이온보다 전자가 더욱 효과적이다. 기체가 채워진 관속의 두 전극 사 이에 가해진 강한 전기장이 그 기체의 두 전극 사이에 가해진 강한 전기장이 그 기체의 특성 스펙트럼을 발생 시키는 것의 흔한 예로 네온사인과 수증기를 들 수 있는데 네온사인의 경우 빨간빛, 수증기는 푸른빛을 발생 한다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 전원 공급 장치 I의 0∼6.3 V를 Franck-Hertz 케이스의 필라멘트에 연결한다.

 

2) Franck-Hertz 케이스에서 전원 공급 장치 I의 –4.5, -30 V를 G₁K에 연결한다. 전원 공급 장치의 버튼을 눌러 -4.5∼30V 범위를 선택한다.

 

3) 전원 공급 장치 II에서 G₂K에 0∼0100 V를 연결한다. 전원 공급 장치의 버튼을 눌러 0∼100V 범위를 선택한다.

 

 

4) 전원 공급 장치 II에서 G₂A로 0∼10 V를 연결한다.

 

5) Franck-Hertz 케이스의 BNC에 DC 전류 앰프 BNC를 연결한다.

 

6) 전원 공급 장치와 전류 증폭기를 켠다.

 

7) 전원 공급 장치 I에서 디지털 디스플레이가 0으로 표시될 때까지 -4.5∼30V 노브를 조정한다.

 

8) 전류 증폭기의 버튼을 눌러 전류 판독값을 0으로 조정한다. 그리고 나서 측정을 위해 버튼을 Out 위치에 놓는다.

 

9) Franck-Hertz 케이스 상단에서 제안된 필라멘트 전압을 확인한다. 전원 공급 장치 I의 전압을 해당 전압으로 설정하고 필라멘트를 약 15분간 가열한다.

 

 

 

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