반응형 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. 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. 일반물리학실험 | 버니어 캘리퍼스와 마이크로미터 사용법 TIP 몇 가지 정밀 측정기를 써서 원통 형태인 추의 내경 및 외경, 두께를 정밀하게 측정 한다. 유효숫자 1. 정의 : 수의 정확도에 영향을 주는 숫자, 측정의 신뢰도를 나타내는 방법 2. 특징 ① 앞에 위치한 0은 유효숫자로 포함하지 않는다. Ex) 0.02 : 유효숫자 1개 ② 0이 아닌 숫자 사이의 0은 유효숫자이다. Ex) 1.034 : 유효숫자 4개 ③ 소수점을 갖지 않는 자연수 끝에 있는 0은 유효숫자가 될 수도 있고 되지 않을 수도 있다. Ex) 7400 : 유효숫자 2~4개 ④ 숫자의 오른쪽 끝에 있는 0이 소수점과 함께 쓰이면 이때의 0은 유효숫자가 된다. Ex) 3940. : 유효숫자 4개, 1.00 : 유효숫자 3개 버니어 캘리퍼스(Vernier Callipers) 버니어가 달린 캘.. Engineering/물리학 2022. 12. 29. 일반물리학실험 | Picket Fence의 자유낙하 실험 TIP 1. photogate를 이용하여 떨어지는 picket fence의 낙하시간을 측정함으로써 중력가속도의 값을 측정해보는 것이다. 2. 또한 물체의 가속도가 일정할 때 속도와 이때 시간에 따른 거리, 속도, 가속도의 관계에 대하여 알아보는 것을 목표로 하고 있다. 개요 photogate를 이용하여 떨어지는 picket fence의 낙하시간을 측정함으로써 중력가속도의 값을 측정해보는 것이다. 또한 물체의 가속도가 일정할 때 속도는 어떻게 되는가?”, “이때 시간에 따른 거리, 속도, 가속도의 관계는 어떻게 되는가?”에 대하여 알아본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 캡스톤 프로그램에서 record 버튼을 누른다. 2) 포토게이트 센서에 불이 들어오지 않은 것을 확인한 후 피켓 펜스를 떨어뜨린다. 3.. Engineering/물리학 2022. 12. 28. 일반물리학실험 | 변압기의 원리 TIP 1, 2차 코일과 철심의 조합으로 변압기를 구성하여 교류전압을 가한 후 전압과 전류를 측정하여 변압기의 성질과 원리를 이해한다. 실험 방법 실험 1. 철심의 기능 철심의 상태를 변경할 때에는 진폭은 변경하지 말고 OUTPUT 스위치를 눌러 출력을 끊고 철심의 상태를 변경하라. 그리고 OUTPUT 스위치를 다시 눌러 출력을 켠 후 전압을 측정하라. 1) 함수발생기의 전원을 켜고 진동수를 60 Hz로 맞춘다. (파형선택단추(WAVE)가 sine파형(∿)으로 설정이 되어 있는지 확인) 2) 멀티미터로 전압을 측정하면서 함수발생기의 진폭을 조절하여 5 V에 맞춘다. (이 때 코일이 함수발생기에 연결이 되어 있지 않아야 한다) 3) 400회 코일 2개를 1차, 2차 코일로 하여 그림 2와 같이 설치하고 1.. Engineering/물리학 2022. 12. 22. 일반물리학실험 | 암페어 법칙 Hall sensor 자계를 검출하는데 사용하는 센서로서 자계가 있는 곳에서 센서가 그 자계의 세기에 따라 전류를 유도하여 주는 것이다. 자계를 측정하는 센서로는 홀센서와 홀IC가 있다. 홀센서는 자계를 측정하여 유도되는 전류를 필터와 증폭기를 통하여 이용하여야 하지만 홀IC는 내부적으로 증폭기가 구성되어있다. 홀 센서에 공급되는 전류 일정 ; 외부 자기장에 어느 정도 비례한 일정한 출력 전압 얻음(홀 소자 자체의 비선형성 때문) 직선도선에서의 자기장 직선 도선 주위의 자침의 움직임 : 도선 주위에 놓인 나침반의 N극이 가리키는 방향을 따라 나침반을 옮겨가면 하나의 원이 그려진다. 이 선이 직선 전류가 만드는 자기장을 표시하는 자기력선이 된다. 1) 자기력선은 도선을 중심으로 하는 동심원이 된다. 2) .. Engineering/물리학 2022. 11. 20. 일반물리학실험 | 암페어 법칙 TIP 원형 도선, 직선 도선, 솔레노이드 코일에 전류가 흐를 때 생성되는 자기장의 밀도를 이해하고 이론적 값과 실험값을 비교한다. 실험 방법 PART Ⅰ: Computer Setup 1) ScienceWorkshop 인터페이스를 컴퓨터에 연결하고 인터페이스와 컴퓨터의 전원을 켜라. 2) 자기장 센서의 DIN 플러그를 인터페이스의 아날로그 채널 A에 연결하라. 3) 파워 앰프를 아날로그 채널 B에 연결하라. 파워코드를 파워 앰프 뒤에 꽂은 후, 파워코드를 전기저장소에 연결한다. 4) 다음과 같은 문서 파일을 열어라. DataStudio ScienceWorkshop(Mac) ScienceWorkshop(Win) P58 Solenoid.DS P52 Mag Field Solenoid P52_SOLE.SWS ①.. Engineering/물리학 2022. 11. 12. 일반물리학실험 | 관성모멘트와 각 운동량 보존 TIP 회전하는 물체의 관성모멘트를 실험을 통해 측정하고 관성모멘트에 따른 각운동량 보존에 대하여 알아본다. 각 운동량 회전 운동하는 물체의 운동량을 가리키며 물체의 운동량과 물체와 회전축 사이의 거리를 곱한 값으로 표현하는 벡터량이다. 회전운동을 하는 물체는 병진운동에서의 선 운동량과 대응되는 각운동량을 가지고 있다. 회전축으로부터의 거리를 r, 운동량 p, 질량 m, 접선의 속도 v, 각속도 ω를 이용해 각운동량 l을 아래와 같이 정의내릴 수 있다. I = rp = rmv = (mr2)ω = Iω 실험 방법 실험 A. 관성모멘트 측정 실험 실험 B에서 필요한 사각질량을 당기기전 즉 r이 20㎝인 계의 관성모멘트와 사각질량을 당긴 후 즉 r이 10㎝인 계의 관성 모멘트를 측정하고자 하는 실험이다. 1).. Engineering/물리학 2022. 11. 5. 일반물리학실험 | Tracker 프로그램을 사용한 단조화 운동 TIP 단조화 운동을 하는 물체의 영상을 촬영하고, Tracker를 사용하여 주기를 측정하고 주기와 물체의 질량, 용수철 상수 사이의 관계에 대해 배운다. 단조화 운동을 물리학에서 많은 현상들을 기술하는 데 중요한 역할을 한다. 용수철에 매달린 물체, 진자, RLC 전기회로, 고체 물질이나 분자 내에서 원자의 진동 등은 근사적으로 단조화 운동으로 기술될 수 있기 때문이다. 이 실험에서는 질량, 용수철 상수 등 몇가지 변수를 바꾸었을 때 물체의 진동하는 상태가 어떻게 달라지는가를 관찰한다. 실험 방법 [실험1] 수평면에서의 진동 1) 수레의 질량을 측정하고 그림2와 같이 장치한 다음 수평계를 이용하여 트랙의 수평을 조정한다. 2) 용수철을 수레와 트랙 끝단에 연결하고 수레의 평형점 위치를 기록한다. 3) .. Engineering/물리학 2022. 10. 30. 물리학실험 | 전류가 만드는 자기마당 - 비오-사바르 법칙과 앙페르의 법칙 TIP 전류가 흐르는 도선의 주위에는 자기마당이 생긴다. 이 실험에서는 직선 도선에 전류를 흘리고 주위의 자기마당을 홀-센서를 사용하여 측정한다. 이때 전류의 크기, 방향 및 전류가 흐르는 도선으로부터의 거리, 위치에 따른 자기마당의 변화를 조사하여 각 변인에 따르는 의존성을 알아보고 비오-사바르(Biot-Savart)의 법칙과 앙페르(Ampere)의 법칙을 확인한다. 아울러서 자기마당을 측정하는데 이용하는 홀(Hall) 효과와 사각 줄토리(코일) 및 솔레노이드의 자기마당을 공부한다. 전하들의 이동을 전류라고 부르며 정량적으로는 단위 시간 동안에 단면을 통과하는 총 전하량으로 정의한다. 전류가 흐르는 도선의 주위에는 자기마당이 생긴다. 전하는 움직이거나 정지해 있거나에 관계없이 전기 장을 형성하지만 자기.. Engineering/물리학 2022. 9. 23. 일반물리학실험 | 전기에너지에 의한 열의 일당량 측정 열의 일당량 열은 역학적 일로 역학적 일은 열로 서로 전환 될 수 있다. 열과 일의 비례관계를 열의 일당량이라고 한다. 물에 고무풍선을 띄우고 물의 온도를 서서히 높이면, 고무풍선은 서서히 부푼다. 이렇게 열은 고무풍선을 부풀리는 일을 할 수가 있다. 이러한 열과 역학적인 일 사이의 관계를 열의 일당량이라고 한다. 열은 그 열을 담고 있는 물질의 종류에 따라 열량으로 나타 낼 수가 있으며 칼로리(㎈)로 표시한다. 또한 역학적인 일은 줄(J)로 표시한다. 1㎈가 4.2J의 역학적 일을 할 수 있다는 것을 알았다. 실험 방법 실험은 열량계의 몰당량 측정과 열의 일당량 측정의 두 단꼐로 나누어서 한다. 1. 열량계의 몰당량 측정 1) 상온의 물 150cc를 250cc 비커에 붓는다. 2) 전열기 위에 석면 석.. Engineering/물리학 2022. 8. 20. 일반물리학실험 | 전류 천칭 TIP 균일한 외부 자기장 내에서 도선에 전류가 흐를때 전류도선이 받는 힘(자기력)을 측정하여 자기력, 전류, 도선의 길이, 자기장의 세기의 관계를 살펴보고 전동기와 발전기의 원리를 이해한다. 전류천칭의 원리 자기장 내에서 전류가 흐르는 도선은 보통 자기력이라고 불리는 힘을 받는다. 이 힘의 크기와 방향은 다음의 4 개의 변수, 즉, 전류의 크기(I), 자기장 내의 도선의 길이(L), 자기장의 세기(B), 그리고 자기장과 도선이 이루는 각(θ)에 의하여 결정된다. 이 자기력은 벡터 크로스 곱에 의해 다음과 같이 쓰여진다. Fm = IL×B Fm의 크기만을 표시하면 Fm = ILBsinθm으로 주어진다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) [그림]과 같이 전체 실험장치를 구성한다. 측정하고자 하는 전류도선의 .. Engineering/물리학 2022. 8. 14. 일반물리학실험 | 강체의 단진동 TIP 단진동하는 강체의 진동 주기를 측정하여 중력 가속도 g값을 구한다. 돌림힘 문의 한쪽 끝이 점 O에서 경첩에 달려 있는 조감도, 그림을 보자. 점 O를 지나고 지면에 수직한 축에 대하여 회전이 자유롭다. 그림처럼 힘 f는 문 바깥쪽 가장자리에 작용할 때 쉽게 반시계 방향으로 회전한다. 이것은 문의 회전 효과가 상당히 크다는 것을 의미한다. 반면 동일한 힘이 경첩에 보다 가까운 점에 작용한다면 문에 대한 회전효과는 보다 작을 것이다. 어떤 축에 대해 물체를 회전시키는 힘의 능력은 돌림힘, τ라고 불리는 양으로 측정된다. 힘 F에 의한 돌림힘은 다음과 같은 크기를 갖는다. τ = Fd 이 방정식에서, τ(그리스 문자 타우)는 돌림힘이고, 거리 d는 힘 F의 지렛대 팔(또는 모먼트 팔)이다. 지렛대 팔.. Engineering/물리학 2022. 8. 12. 일반물리학실험 | 물의 기화열과 융해열의 측정 TIP 열량계에 물을 넣고 일정량의 수증기 혹은 얼음을 추가한 다음 온도변화를 측정해서 물의 기화열 및 융해열을 측정한다. 물질의 상태 변화는 두 가지의 큰 특성을 가지고 있는데, 첫째가 특정 온도에서의 급작스런 상태변화이고, 둘째는 상태변화 시에는 순물질의 경우 온도 변화가 없다는 점이다. 물의 경우 융해열은 80㎉/kg이고, 기화열은 540㎉/g이다. 이러한 상태의 변화에 필요한 에너지를 숨은열(잠열)이라고 한다. 실험 방법 1. 물의 기화열 측정 1) 열량계가 빈 상태에서 뚜껑과 온도계를 설치한 후 전체의 질량을 측정한다. 2) 열량계가 반 쯤 차도록 찬물을 넣고 물과 온도계의 전체의 질량을 측정하여 넣은 물의 질량 mw를 구한다. 그런 다음 온도계를 보면서 열평형이 되기를 기다린 후에 온도를 잰다.. Engineering/물리학 2022. 8. 10. 일반물리학실험 | 상대습도 측정 TIP 습도계를 이용하여 공기의 상대 습도를 측정한다. 공기 중의 절대 습도는 일정 체적의 공기 중에 포함되어 있는 수증기의 양 g로 표시한다. 피부로 느끼는 습도는 절대 습도에 의해 좌우되지 않고 현재 온도에서 공기중에 포함되어 있는 수증기의 양이 그 온도에서 공기 중에 포함될 수 있는 수증기의 최대량에 대해 얼마나 되느냐에 따라 좌우된다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 노점 습도계의 광택이 나도록 금속면을 깨끗이 닦는다. 2) 메탄올을 통속에 2/3정도 넣고 온도계가 충분히 잠기도록 삽입한다. 3) 금속면 앞에 투명 유리관을 놓고 입김이 금속면에 쏘이지 않도록 하여 관찰한다. 4) 스포이드를 연속적으로 누르면 공기가 관을 통하여 메탄올로 들어가 메탄올을 증발시키고, 5) 이때 증기는 외부로 방출된다.. Engineering/물리학 2022. 6. 30. 현대물리학실험 | 키르히호프(Kirchhoff’s Laws)와 휘트스톤브릿지(Wheatstone bridge) 키르히호프 제1법칙(KCL) 전류의 법칙이라고 불리기도 하는 제1법칙은 노드로 들어오는 전류와 나가는 전류가 같다는 내용이다. 노드(node)란 두 개 이상의 회로 소자가 연결된 지점을 말한다. 들어오는 전류를 (+), 나가는 전류를 (-)로 표현한다. 간단하게 전류의 법칙을 설명할 수 있다. 휘트스톤 브리지 4개의 저항이 사각형의 형태를 이루어진 형태의 회로이다. 일반적으로 미지의 저항 값을 측정하기 위하여 사용한다. 실험 방법 1. 키르히호프 법칙 1) 단자를 알맞게 연결한 후 브레드 보드의 전원을 켜준다. 2) 33Ω 저항 두 개를 브레드 보드에 직렬로 꽂아준다.(40~50사이에) 3) 선 한 쪽을 각각 +5V와 Ground에 꽂은 후 두 저항의 끝부분에 연결해 준다.(5V에 꽂은 선은 40에 꽂고.. Engineering/물리학 2022. 6. 27. 일반물리학실험 | 철사의 영률 - 광학 지레 이용 TIP 철사의 한 끝을 고정시키고 다른 끝에 추를 매달아 추로 인하여 늘어난 길이를 측정하여 영률을 구한다. 영률 균일한 물질(분자구조)로 구성된 물질(고체)들은 고유의 특정한 팽창계수를 가진다. 이러한 고체(특히 금속)은 열과 힘에 의해 늘어나는 정도가 다르며 물질마다의 고유한 특성으로 여겨진다. 단면적 S, 길이가 l인 균일한 물질의 막대에 길이 방향으로 힘 F를 작용하면 힘의 방향으로 막대의 길이가 늘어난다. 늘어난 길이를 Δl이라고 하면 단면적당 작용한 힘 F/S는 신장률 Δl/l과 비례관계가 성립한다. 그 비례상수를 영(Young)률이라고 하며 다음과 같이 표현된다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 그림 (a)와 같이 장치의 받침대에 있는 수평조절 나사를 조절하여 장치를 연직으로 세운다. 2) .. Engineering/물리학 2022. 5. 28. 일반물리학실험 | Ewing 장치에 대한 Young률 측정 TIP 금속막대가 휘었을 때 막대중심의 변위를 이용하여 그 금속의 Young률을 구한다. Young율 구리와 같은 금속 재료는 일정한 크기의 힘을 주면 그 형태가 변화하였다가, 그 힘이 사라지면 다시 원상태로 돌아오는 성질이 있다. 이러한 성질을 탄성(Elasticity) 이라 부른다. 이러한 탄성의 성질을 가장 먼저 공식화 한 사람이 Thomas Young이다. 형태가 변화하는 정도(변형: Strain)는 가해지는 힘(변형력: Stress)에 비례한다. 이 비례상수를 영율(Young's modulus)이라 한다. 그런데 이 영율은 상수이므로 가해지는 힘에 따라 변형되는 정도가 달라지지 않을 뿐만 아니라 물질마다 그 성질이 차이가 나므로 물질의 고유특성이 될 수 있다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 금.. Engineering/물리학 2022. 5. 24. 이전 1 2 3 4 5 다음 반응형