현대물리학 실험 - 전자스핀공명(Electron Spin Resonance)
현대물리학 실험 - 전자스핀공명(Electron Spin Resonance)
현대물리학 실험 - 전자스핀공명(Electron Spin Resonance)
1.관련개념
: 공명 , Lande g-factor, 전자스핀
2. 실험 목적
: ESR을 이용하여 자유전자의 g-factor와 흡수선의 반치폭을 구한다.
3. 기구 및 장치
디지털 멀티미터(2A)
ESR resonator with field coils.
ESR 전원공급장치
오실로스코프(20MHz, 2ch.)
기타
실험장치 구성도
세부 실험장치
4. 예습내용!!
①Zeeman효과
물리학과 천문학에서 광원이 자기장에 놓였을 때 스펙트럼 선이 여러 개로 나누어지는 것.
1896년 네덜란드의 물리학자 피테르 제만이 불꽃 내에 있는 나트륨의 황색 D선이 강한 자기장 내에서 넓어지는 것을 최초로 관찰했다. 이 넓어지는 현상은 후에 스펙트럼 선이 15개나 되는 선으로 갈라지는 것으로 밝혀졌다.
제만은 이 발견으로 1902년에 그의 선생이었던 네덜란드의 H. A. 로렌츠와 함께 노벨 물리학상을 받았다. 자기장이 빛에 미치는 영향에 대한 이론에 대해서 초기의 연구를 한 로렌츠는 원자 내의 전자의 진동에 의해서 빛이 생겨나며 자기장에 의한 전자의 진동에 따라서 방출되는 빛의 주파수가 영향을 받으리라는 가정을 했다. 이와 같은 이론은 제만의 연구에 의해서 확인되었고 후에 양자역학에 의해서 수정되었는데, 이에 따르면 빛의 스펙트럼 선은 어느 에너지 상태에서 다른 에너지 상태로 전이할 때 방출된다. 각 운동량(질량과 스핀에 관련되어 있는 양)을 특성으로 갖는 각 에너지 준위는 자기장 내에서 부준위로 갈라지게 된다. 이와 같은 부에너지 준위는 스펙트럼의 선 성분 형식으로 나타난다. 제만 효과에 의해서 물리학자들은 원자의 에너지 준위 결정과 원자의 종류를 각 운동량을 이용하여 확인할 수 있었고, 원자핵과 전자 상자성공명과 같은 현상을 연구하는 효과적인 방법을 제시했다. 천문학에서 제만 효과는 태양과 같은 항성의 자기장을 측정하는 수단으로 이용된다.
②에너지양자화
양자화란
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1.관련개념
: 공명 , Lande g-factor, 전자스핀
2. 실험 목적
: ESR을 이용하여 자유전자의 g-factor와 흡수선의 반치폭을 구한다.
3. 기구 및 장치
디지털 멀티미터(2A)
ESR resonator with field coils.
ESR 전원공급장치
오실로스코프(20MHz, 2ch.)
기타
실험장치 구성도
세부 실험장치
4. 예습내용!!
①Zeeman효과
물리학과 천문학에서 광원이 자기장에 놓였을 때 스펙트럼 선이 여러 개로 나누어지는 것.
1896년 네덜란드의 물리학자 피테르 제만이 불꽃 내에 있는 나트륨의 황색 D선이 강한 자기장 내에서 넓어지는 것을 최초로 관찰했다. 이 넓어지는 현상은 후에 스펙트럼 선이 15개나 되는 선으로 갈라지는 것으로 밝혀졌다.
제만은 이 발견으로 1902년에 그의 선생이었던 네덜란드의 H. A. 로렌츠와 함께 노벨 물리학상을 받았다. 자기장이 빛에 미치는 영향에 대한 이론에 대해서 초기의 연구를 한 로렌츠는 원자 내의 전자의 진동에 의해서 빛이 생겨나며 자기장에 의한 전자의 진동에 따라서 방출되는 빛의 주파수가 영향을 받으리라는 가정을 했다. 이와 같은 이론은 제만의 연구에 의해서 확인되었고 후에 양자역학에 의해서 수정되었는데, 이에 따르면 빛의 스펙트럼 선은 어느 에너지 상태에서 다른 에너지 상태로 전이할 때 방출된다. 각 운동량(질량과 스핀에 관련되어 있는 양)을 특성으로 갖는 각 에너지 준위는 자기장 내에서 부준위로 갈라지게 된다. 이와 같은 부에너지 준위는 스펙트럼의 선 성분 형식으로 나타난다. 제만 효과에 의해서 물리학자들은 원자의 에너지 준위 결정과 원자의 종류를 각 운동량을 이용하여 확인할 수 있었고, 원자핵과 전자 상자성공명과 같은 현상을 연구하는 효과적인 방법을 제시했다. 천문학에서 제만 효과는 태양과 같은 항성의 자기장을 측정하는 수단으로 이용된다.
②에너지양자화
양자화란
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