[자연과학]전자기학 실험 - 프랑크헤르츠 실험

실험 목적
수은 기체에 전자를 충돌시켜서 수은의 에너지 상태가 양자화 되어 있는 것을 확인한 프랑크 헤르츠 실험을 본 실험에서는 Ne관으로 대체하여 Ne의 에너지 준위와 여기에너지, 탄성충돌의 개념을 익히고 원자가 양자화 되어 있는 모습을 거의 직접적으로 관찰한다.
실험 원리
1914년 프랑크와 헤르츠는 원자가 전자와 충돌할 때 특정한 양의 에너지만을 주고 받는 다는 사실을 발견하였다. 이 특정한 에너지는 바로 그 원자가 가지고 있는 스펙트럼의 관측으로부터 얻어진 전자의 에너지 준위의 차이에 해당하는 것이 되어, 물질의 양자화에 대한 보다 직접적이고 확고한 증거가 되었다.

그림1 프랑크-헤르츠 실험장치의 회로도

그림1은 프랑크 헤르츠의 실험장치의 회로도이다. 그림에서 네모로 표시된 관속은 수은증기를 희박하게 넣어 봉인한 것이다. 그 내부에는 진공관처럼 필라멘트, 음극(cathode: K로 표기), 그리드(grid: G로표기), 양극(plate: P로표기)등을 배치해 두고 전압을 걸어 둔 상태다.
필라멘트를 가열하면 K에서 방출된 열전자는 제 2 그리드에 의해 가속되어 그운동에너지가 증가하게 된다. 이 …(생략)

① 장치는 다음과 같이 초기 설정을 한다.

② 판넬면의 뚜껑을 열어 프랑크-헤르츠 관을 삽입 한다.

③전원코드를 연결하고 전원스위치를 켠다.

④영점 조절 손잡이를 조절하여 전류계의 영점을 조절한다.

⑤GA