현대물리학 실험 - 전자 원자와 미세구조

현대물리학 실험 - 전자 원자와 미세구조

1. 실험목적
가. He 스펙트럼을 써서 분광계를 교정하고 회절격자의 격자상수를 구한다.
나. Na 스펙트럼을 결정하고 미세구조 splitting을 구한다.

2. 원리
잘 알려진 He 스펙트럼선을 이용하여 회절격자 분광계를 교정한 후 Na 스펙트럼선의 파장을 구한 다음 미세구조 splitting을 구한다.

3. 기구 및 장치
회절격자분광계, 스펙트럼 관(He, Na) 및 전원장치, 회절격자 (500~1000 lines/mm)

4. 이론
가. 파장이 이 빛이 격자상수 d인 회절격자에 입사하면 그 빛이 회절 된다. 이 때 회절각과 격자 상수 및 파장과의 관계는 다음과 같다.

He 스펙트럼의 파장은 다음과 같다.

red
yellow
green
greenish blue
bluish green
blue
667.8nm
587.6nm
501.6nm
492.2nm
471.3nm
447.1nm

이것을 참고로 하여 파장 에 따른 sin의 변화를 그래프하면 그 기울기로부터 격자상수 d를 구할 수 있다.
나. Na 원자의 여기는 전자충돌에 의해 일어난다. 여기 된 에너지 의 전자가 처음에너지의 상태로 되돌아갈 때 진동수 f의 광자를 방출한다. 즉

여기서

이다.
완전히 채워진 내부껍질의 전자들은 핵전하를 차폐하여 1개의 외각전자가 갖는 퍼텐셜은 1차 근사에 의해 위치함수로 주어진다.

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