원자 스펙트럼 1조 서우석 김도현 김종태
1. 실험 목적 측정된 선이 어떤 특정전이에서 일어난 것인지 원자의 에너지 레벨 도표와 비교 5가지 원자(He,Na,He,Cd,Zn)의 스펙트럼을 측정 측정된 선이 어떤 특정전이에서 일어난 것인지 원자의 에너지 레벨 도표와 비교 측정된 선 스펙트럼을 양자 역학적으로 이해한다.
2. 기초 이론 원자 스펙트럼이란? 고온의 가스상태인 경우는 빛을 방출하기도 하고 흡수하기도 하는데 이것을 분광기로 관찰하여 얻은 띠를 원자의 스펙트럼이라고 한다. 원자의 스펙트럼은 불연속적인 몇 개의 선으로 나타난다. 원자의 전자는 에너지를 흡수하여 들뜬상태가 되었다가 다시 안정한 바닥상태로 돌아오면서 빛을 방출하는데, 이때 전자가 이동할 수 있는 에너지준위가 불연속적이기 때문이다. 즉, 아무 준위로나 이동이 가능한 것이 아니라 특정 준위들에서만 이동이 가능하다.
2. 기초 이론 원자내 전자의 에너지는 양자화 되어 있다. 이로인해 전자가 높은 에너지에서 낮은 에너지로 전이될 때 발생하는 빛의 스펙트럼은 특정 진동수(파장)만 나타난다. 수소 원자의 전자 전이 시 방출되는 스펙트럼
선 스펙트럼
3. 실험 장비 실험장비 설치 모습과 5가지 Light Source
4. 실험 방법 1. 그림-1 과 같이 실험장비를 설치한다. 2. Light sensor Arm을 시계방향으로 돌려 스펙트럼의 Degree와 Intensity 측정한다. 3. 식-1을 이용하여 측정된 Degree를 Radian으로 변환 후 파장으로 바꾸어준다. 4. 원자의 에너지준위도와 관측한 선스펙트럼 파장을 비교하여 어떤 특정 준위에서 일어난것인지 알아본다. 그림-1 <식-1>
5. 실험 결과 그래프.1 - He(헬륨) Spectrum
5. 실험 결과 그래프.2 - Hg(수은) Spectrum
5. 실험 결과 그래프.3 - Zn(아연) Spectrum
5. 실험 결과 그래프.4 - Cd(카드뮴) Spectrum
5. 실험 결과 그래프.5 - Na(나트륨) Spectrum
6. 결 론 각각의 원소는 모두 독특한 선스펙트럼 특성을 갖는다. 원자 선 스펙트럼의 파장을 알면 에너지준위도를 통해 어떤 특정 준위에서 일어난 것인지 알 수 있다. 에너지준위도를 이용하면 원자에서는 빛의 스펙트럼의 관계를 알수 있다. 한 원소의 스펙트럼에 나타난 선의 수, 세기 그리고 정확한 위치는 온도, 압력, 전기장과 자기장의 존재, 광원의 움직임 등에 영향을 받는다.