• 

  현대물리학실험 | 광전 효과 TIP 빛의 광자이론에 따르면 광전자의 최대 운동에너지는 입사 광선의 주파수에만 의존하며 빛의 세기에는 영향을 받지 않는다. 따라서 빛의 주파수가 높을수록 에너지가 크다. 반대로 고전적인 빛의 파동설은 광전자의 최대 운동에너지가 빛의 세기에 의존할 것이라 예측한다. 이 실험은 이런 두 주장에 관해 조사하는 것이다. 실험 요약 본 실험은 h/e기기를 이용하여 빛을 스팩트럼으로 분광시키고, 그 빛의 종류에 따른 Stopping Potential과 wavelength, Frequencyfy를 구하고자 하는 실험이다. 이미 생활깊게 자리잡은 레이저를 통한 안과 수술이나 광미디어 매체인 CD, DVD등의 Write등이 이 광전효과를 기반으로한 예라고 할 수 있다. 또한 광섬유를 통한 정보통신에서도 빛에 따른 주파.. Engineering/물리학 2023. 6. 11.

• 

  현대물리학실험 | 러더퍼드 산란 실험 TIP 원자핵의 존재를 발견한 실험으로 원자의 러더퍼드 모델에 대하여 알아본다. 실험 배경 1910년 러더퍼드의 실험에 의해 새로운 원자 모형이 탄생. 원자의 중심에 원자의 질량의 대부분을 차지하는 원자핵이 있고 그 주변에 전자가 돌고 있는 모형을 고안하다. 모형에 의해 알파 입자의 운동에너지는 충돌 전과 충돌 전이 똑같다. 핵에 의해 주어진 충격 ∫F dt의 결과로 알파입자의 운동량은 초기값 p1에서 마지막 p2로 △p만큼 변한다 즉, 수식 △p = p2- p1 = ∫F dt 과 같다. 가정에 의해 핵은 알파입자가 지나가는 동안 움직이지 않으므로 알파입자의 운동에너지는 충돌 전 후에 변하지 않는다. 그러므로 충돌 전 후에는 운동량의 크기도 변하지 않고 일정하다. p1= p2 = mv 여기서 v는 핵으로.. Engineering/물리학 2023. 2. 12.

• 

  현대물리학실험 | 수소 스펙트럼 TIP 회절격자 분광기를 이용하여 수소 기체방전관의 선스펙트럼을 관찰하고 스펙트럼선의 파장을 알아보자. 회절격자는 빛의 파장을 재는 유용한 도구이며 평면위의 수많은 등간격선이나 슬릿으로 구성되어 있다. 그러한 격자는 유리나 금속판 위에 미세하게 평행한 등간격의 흠을 냄으로써 만들 수 있다. 회절격자분광계를 통하여 광원들을 볼 때에 서로 다른 색깔이나 파장을 가진 불연속적인 선들의 집합으로 보이는데 이들 선의 간격이나 세기는 그 원소의 특성을 나타낸다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 수소 기체방전관 전원 공급기의 전원을 연결해 놓고 그림2과 같이 실험 장비를 설치한다. 분광광도계의 높이를 조절하여 수소 기체방전관의 중심과 높이를 맞추고 광원의 직선상에 있는 광센서에 선명한 상이 보이도록 시준기와 망원경의.. Engineering/물리학 2023. 1. 15.

• 

  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 전기장.. Engineering/물리학 2023. 1. 6.

• 

  현대물리학실험 | 프랑크-헤르츠 실험 TIP 1914년 프랑크와 헤르츠가 한 실험으로 에너지 준위와 여기에너지, 탄성 충돌 등의 개념을 익히고 원자가 양자화 되어 있는 모습을 관찰한다. 에너지 준위와 스펙트럼 보어 원자 모델에 의하면 전자가 핵 주위를 회전할 수 있으려면, 전자는 그 궤도가 드브로이 파장의 정수배를 포함해야만 한다. 이렇게 전자궤도의 안정성을 위한 조건이 에너지 준위를 만드는 것이다. 허용된 궤도들은 각각 다른 전자의 에너지를 갖는데 이러한 에너지를 수소원자의 에너지 준위(energy level) 라고 한다. 가장 낮은 에너지 준위 을 원자의 바닥상태(ground state)라고 하며, 그보다 높은 준위등을 여기상태(exicited state)라고 한다. 여기서 여기상태의 전자가 바닥상태로 뛰어갈 때 광자가 방출된다. 이번 .. Engineering/물리학 2023. 1. 2.

• 

  광학실험 | 마이켈슨 간섭계 TIP Michelson간섭계의 원리를 이해하고, 이를 이용하여 여러 가지 광원으로부터 나오는 빛으로 간섭무늬를 만들어 본다. 전자기파의 이론의 발달로 19세기 중엽에는 빛의 본성이 파동이라는 것이 거의 확실해졌다. 그러나 우리가 주위에서 볼 수 있는 파동들은 일반적으로 그것이 전파될 수 있는 매질을 필요로 한다. 그러나 빛이라는 파동을 실어 나르는매질이 무엇인지에 대한 규명이 되지 않았기에 19세기 후반의 물리학자들은 고민에 휩싸이게 되었다. 실체를 붙잡을 수 없는 이것을 에테르라고 일컫고 그 존재를 확인하기 위한 여러 종류의 실험이 이루어졌다. 그 중 대표적인 것이 마이켈슨과 몰리에 의한 상대운동을 하는 에테르에서의 빛의 속도변화 관측 실험이다. 하지만 많은 기대에도 불구하고 빛의 속도 변화는 관측되.. Engineering/물리학 2023. 1. 1.

• 

  현대물리학실험 | Cathode Ray Tube TIP 1. 자기장과 전기장이 전자의 운동에 미치는 영향을 관찰하고 전자의 질량과 전하량의 비율 e/m을 측정하는 것이다. 2. CRT, 함수발생기, 오실로스코프의 사용방법 숙지하는 것이다. 1. Lorentz force 전하량 Q 로 대전된 입자가 자기장 B안으로 속도 V 로 입사각 θ 로 들어갔을 때 이 입자가 받는 힘. F = QVBsinθ 2. Electric force 전기력 = F = QE (E = 전기장) 3. Helmholtz coil 아래 그림과 같이 원형 도선으로 같이 감은수 n 인 원형 코일 2 개를 만든 후, 코일 사이의 간격을 코일의 반경과 동일하게 구성하면, 두 코일 사이의 공간에서는 균일한 자기장이 생 성된다. 이를 헬름홀츠 코일(Helmholtz coil)이라고 한다. 실험 .. Engineering/물리학 2022. 12. 11.

• 

  현대물리학실험 | 열전자 방출 (Tube Diode) TIP 1. Edison effect (에디슨 효과) 열전자 방출을 확인한다 2. Schottky effect(쇼트키 효과)를 확인한다 Edison effect 가열된 금속이나 금속산화물 반도체 표면에서 전자가 방출되는 현상. 열에 의해 에너지를 얻은 전자가 진동에너지에 의해 전자를 속박하는 정전기력을 이겨내고 분리되어 금속 표면에서 튀어나오게 된다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) Demonstration Tube를 수평하게 고정시킨다. 그리고 핀과 핀 사이 거리가 가장 먼 부분 을 아래쪽으로 돌린다. 2) 조심스럽게 핀을 튜브 스탠드에 멈출 때 까지 넣는다. 3) 양의 가열전압 UF를 얻기 위해 소켓 F1 을 튜브 스탠드의 음극에, 소켓 F2 를 양극에 4.5～7.5V의 출력으로 연결한다. 4) 튜브.. Engineering/물리학 2022. 12. 10.

• 

  현대물리학실험 | 감쇠진동(Driven Damped Harmonic Oscillations) TIP 양쪽에 용수철이 달린 실로 연결된 원판을 회전시키고 자석을 가까이 하면서 감쇠진동 운동을 하게 하여 그 과정을 관찰한다. Damped Oscillation Damping - the decrease in amplitude caused by dissipative forces and the corresponding motion is called "Damped oscillation". damping 된다는 것은 resistance가 존재한다는 것이다. 우리가 살펴볼 경우는 그 중에서도 a simple harmonic oscillator with a frictional damping force that is directly proportional to the velocity of the oscillatin.. Engineering/물리학 2021. 9. 16.

• 

  현대물리학실험 | 원자 스펙트럼 TIP 나트륨 광원을 이용하여 격자간격을 구하고 이를 이용하여 수소, 수은, 헬륨의 특성인 스펙트럼을 관찰하고 이와 관련된 이론을 이해한다. 호이겐스의 원리 파면에 있는 모든 점들이 새로운 파를 만드는 파원이 된다는 원리. 우리가 사용할 회절 격자는 슬릿이 등간격으로 무수히 많은 일종의 다중 슬릿이라고 할 수 있다. 슬릿이 많을수록 밝은 무늬의 폭이 좁아지므로 더욱 선명하게 빛을 구별해낼 수 있다. 따라서 분해능이 더 높아진다. 영의 실험 위의 이중 슬릿 그림에서 스크린에 보이는 무늬중 임의의 지점을 P라고 하였을 때. 이중 슬릿을 지나 점 P에 도달하는 두 빛의 경로차는 dsinθ가 된다. P점이 밝은 무늬이려면 두 빛이 보강간섭을 일으켜야 하므로 경로차가 파장의 정수배만큼 나야 한다.따라서, 보강간섭.. Engineering/물리학 2021. 4. 15.

• 

  현대물리학실험 | 분광기를 이용한 프리즘 별 굴절률 측정 TIP 분광계로 프리즘의 꼭지각과 최소 편각을 측정하고 파장에 따른 프리즘의 굴절률을 조사한다. 프리즘은 회절 요소로 사용할 수 있다. 프리즘의 굴절이 일어난 후 분광계 (빛의 굴절 각도)의 변화 빛의 파장에 따라 약간씩 다르다. 프리즘은 빛을 하나에 스펙트럼으로 반사한다. 그러나, 회절 격자는 여러 스펙트럼의 사용 가능한 빛을 나눈다. 따라서 프리즘을 사용하여 형성된 슬릿 이미지는 일반적으로 회절 격자를 사용하여 형성된 것보다 밝아진다. 스펙트럼 선 회절 격자에서 볼 수 있듯이 너무 어둡게 나타나는 프리즘을 이용한다. 하지만, 스펙트럼의 증가된 밝기의 선은 프리즘에 의해 상쇄된다. 그러나 밝은 라인은 좁은 슬릿을 사용한다. 부분적으로 보상하는 폭을 사용하려면 저해상도 프리즘 굴절 각도는 빛의 파장에 비.. Engineering/물리학 2020. 7. 17.