7차결과-프랑크헤르쯔실험

2. 실험분석

① 그래프를 살펴보면, 전류가 주기적으로 극대값과 극소값을 반복함을 알 수 있다.

이는 네온 증기를 통과하여 그리드에 도달한 전자는 전자가 가지고 있는 에너지의 크기에 따라 그리드에 흡수되어 회로로 들어가느냐, 아니면 그리드를 통과하여 양극에 도달하느냐가 결정되기 때문이다.
양극에 흡수된 전자는 전류계를 통과하여 회로를 완성하게 된다. 만약 그리드로 전자가 흡수될 경우에는 양극으로 도달한 전자가 거의 없을 것이므로 전류계에 측정되는 전류값이 작아지게 되는 것이다.
∴ 전류값 극대일 때 : 가속 전압을 높이거나 역전압을 낮춰서 열전자 에너지가 높아지고,
∴ 전류값 극소일 때 : 가속 전압을 낮추거나 역전압을 높여서 열전자 에너지가 줄어든다.
이는 결국 수소 전자의 에너지가 불연속적임을 방증하는 것이다.

② 그래프에서 전류는 많은 전자들이 관속에 있는 네온원자와의 비탄성 충돌로 인하여 에너지를 잃으므로 감소한다. 이는 많은 전자들이 관속에 있는 네온원자와의 비탄성 충돌로 인하여 에너지를 잃으므로 감소하고 따라서 이 곡선의 peak들 사이의 규칙적인 간격은 어떤 에너지량, 18eV만 네온 원자에 넘겨짐을 나타낸다.

③ 가속전압을 서서히 올려주어 주위에서의 운동에너지가 마침내 원자의 첫 번째 여기에너지로 되었을 때 그 지점에서 전자는 자기의 모든 에너지를 잃고 멈추게 될 것이다. 이런 조건이 되었을 때 전류계의 눈금은 급격하게 줄어들게 된다. 그 전압을 초과하여 더 증가시키면 완전 비탄성충돌이 일어나는 지점은 로부터 앞쪽으로 당겨진 곳이 되어 그 속에서부터 전자는 에 이르는 동안 다시 가속된다. 의 전압이 여기에너지의 두 배가 될 때까지 또다시 전류는 증가하지만 두 배가 되면 부근에서 두 번째의 완전 비탄성충돌로 에너지를 잃어버리기 때문에 두 번째로 전류계 눈금이 줄어드는 것을 볼 수 있다. 이런 식으로 전압을 계속 증가시키면 세 번째, 네 번째 등에서도 같은 현상이 관측되어 이들로부터 관속의 원자의 여기에너지를 구할 수 있다.

[…(생략)

1. 이 실험이 어떻게 보어의 원자모형을 뒷받침 하는지 설명하라.