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물리/기타2016. 8. 26. 13:00
물리/파동광학2016. 8. 24. 12:20
원자에 특정 진동수의 빛을 쪼여주면 원자는 빛을 흡수한다. 이때 흡수한 에너지는 전자가 갖게 되어 전자가 높은 상태로 전이한다. 옾은 상태에 있던 전자가 낮은 상태의 어너지 준위로 전이하게 되면 해당하는 에너지만큼의 진동수를 갖는 빛을 방출한다. 두 과정의 에너지 준위 차이는 동일하기 때문에 빛을 방출하는 스펙트럼과 흡수하는 스펙트럼은 패턴이 동일하다.
그러나 어떤 원자는 흡수한 빛을 방출하지 않고 다른 빛으로 방출하는 경우가 있다. 아래 그림처럼 바닥상태의 전자가 빛을 흡수하여 높은 에너지 상태로 전이한 후 빛을 방출하지 않으며 약간 낮은 에너지 상태로 전이한다. 이후 바닥상태로 돌아갈 때 빛을 방출하는 과정을 거치는데 이를 형광이라 부른다.
우리가 흔히 보는 형광펜은 이를 이용한 것인데. 형광펜은 자외선을 흡수하여 가시광선으로 방출하기 때문에 더 밝은 색을 띄게 된다. 때로는 가시광선에 대해 반사하지 않으며 자외선에서만 빛을 내는 잉크도 존재하는데 이를 이용해 평소에는 보이지 않다가 자외선 램프를 쪼여주면 빛을 낸다.
종합비타민제에 들어있는 비타민A, 비타민B가 형광물질이다. 또한 형광물질을 화폐, 상품권, 신분증에 위조방지에 이용한다.
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물리/전자기학2016. 8. 22. 11:32
물리1 내용중에 도체는 온도가 올라갈수록 저항이 커진다는 내용이 교재에 적혀있다. 한 학생이 이것을 실험해 보고 싶다는 의견을 내어 실험을 구상해 보았다.
일단 도체의 저항을 측정할 멀티미터가 필요하고 도체가 필요하다. 일반적인 도체는 저항이 매우 작아서 짧은 길이의 도체 저항을 측정하기가 어렵다. 그래서 가늘고 긴 도체선을 이용하여 실험을 하는것이 좋다. 또한 온도를 변화시키주려면 고온의 오븐과 저온의 냉장고에서 실험을 해야 하는데 멀티미터가 제대로 동작하는데에 문제가 생길 것 같았다.
생각을 하던 중 가느다란 에나멜선을 사용하면 되겠다는 생각이 들었다. 에나멜선을 오븐에 넣을 필요 없이 끓는 물에 담그면 고온을 측정할 수 있고, 냉장실에 넣어두었다가 측정하면 간편히 실험을 할 수 있을것으로 보였다. 나중에 액체질소 실험할때가 있으면 액체질소에 담가서 실험 해 보아도 좋을 것 같다.
학교에 정밀한 멀티테스터가 없어서 그냥 테스터기를 이용하기로 하였다. 우선 실온에서 저항을 측정하고 에나멜선을 끓는 물에 담아 100도로 만든뒤 저항을 측정한다. 측정한 저항값과 온도를 보면 저항이 달라짐을 확인할 수 있고 온도계수를 계산할 수도 있다.
0.1mm 에나멜선의 저항은 1m당 2.16옴이다. 에나멜선 약 50~100m 의 길이를 감아 100~200옴의 저항으로 실험하였다. 아이들에게 실험을 맡겨 보았더니 에나멜선을 감는것이 너무 힘들다 하여 드릴과 남아있던 과학상자를 이용해 에나멜선을 감아 주었다.
온도에 따른 저항 식.
R = R0[1 + a(T - T0)]
R0 : 온도가 T0일때 저항 , R : 온도가 T일때 저항 , a : 온도계수
온도에 따른 비저항 그래프
여러 금속의 온도계수
구리선에 대한 AWG 규격
AWG sizes |
Dia(mm) |
Area(mm²) |
R (Ω/m) |
R (Ω/km) |
0000 |
11.684 |
107.2193 |
0.000160794 |
0.160794 |
000 |
10.404 |
85.0114 |
0.000202756 |
0.2027559 |
00 |
9.266 |
67.4321 |
0.000255676 |
0.2556759 |
0 |
8.251 |
53.4749 |
0.000322408 |
0.3224081 |
1 |
7.348 |
42.4086 |
0.000406496 |
0.4064961 |
2 |
6.544 |
33.6318 |
0.000512795 |
0.5127953 |
3 |
5.827 |
26.6698 |
0.000646325 |
0.6463255 |
4 |
5.189 |
21.1513 |
0.000815289 |
0.8152887 |
5 |
4.621 |
16.7731 |
0.001027887 |
1.0278871 |
6 |
4.115 |
13.3013 |
0.00129626 |
1.2962598 |
7 |
3.665 |
10.5509 |
0.001634514 |
1.6345144 |
8 |
3.264 |
8.3664 |
0.002061024 |
2.0610236 |
9 |
2.906 |
6.6315 |
0.002598753 |
2.5987533 |
10 |
2.588 |
5.2604 |
0.003277231 |
3.277231 |
11 |
2.304 |
4.1684 |
0.004133858 |
4.1338583 |
12 |
2.053 |
3.3088 |
0.005209974 |
5.2099738 |
13 |
1.829 |
2.6268 |
0.006571522 |
6.5715223 |
14 |
1.628 |
2.0809 |
0.008284121 |
8.2841207 |
15 |
1.450 |
1.6521 |
0.010446194 |
10.446194 |
16 |
1.291 |
1.3087 |
0.013175853 |
13.175853 |
17 |
1.151 |
1.0398 |
0.016614173 |
16.614173 |
18 |
1.024 |
0.8231 |
0.020948163 |
20.948163 |
19 |
0.912 |
0.6530 |
0.026414042 |
26.414042 |
20 |
0.812 |
0.5176 |
0.033300525 |
33.300525 |
21 |
0.724 |
0.4116 |
0.041994751 |
41.994751 |
22 |
0.643 |
0.3243 |
0.052952756 |
52.952756 |
23 |
0.574 |
0.2588 |
0.0667979 |
66.7979 |
24 |
0.511 |
0.2047 |
0.08421916 |
84.21916 |
25 |
0.455 |
0.1624 |
0.106200787 |
106.20079 |
26 |
0.404 |
0.1281 |
0.133891076 |
133.89108 |
27 |
0.361 |
0.1022 |
0.168864829 |
168.86483 |
28 |
0.320 |
0.0804 |
0.212926509 |
212.92651 |
29 |
0.287 |
0.0647 |
0.268503937 |
268.50394 |
30 |
0.254 |
0.0507 |
0.338582677 |
338.58268 |
31 |
0.227 |
0.0404 |
0.42683727 |
426.83727 |
32 |
0.202 |
0.0320 |
0.538385827 |
538.38583 |
33 |
0.180 |
0.0255 |
0.678805774 |
678.80577 |
34 |
0.160 |
0.0201 |
0.855971129 |
855.97113 |
35 |
0.142 |
0.0159 |
1.079396325 |
1079.3963 |
36 |
0.127 |
0.0127 |
1.360892388 |
1360.8924 |
37 |
0.114 |
0.0103 |
1.716207349 |
1716.2073 |
38 |
0.102 |
0.0081 |
2.164041995 |
2164.042 |
39 |
0.089 |
0.0062 |
2.729002625 |
2729.0026 |
40 |
0.080 |
0.0050 |
3.44160105 |
3441.601 |
41 |
0.071 |
0.0040 |
4.22562336 |
4225.6234 |
42 |
0.063 |
0.0032 |
5.200524934 |
5200.5249 |
43 |
0.056 |
0.0025 |
6.792519685 |
6792.5197 |
44 |
0.050 |
0.0020 |
8.189665354 |
8189.6654 |
45 |
0.045 |
0.0016 |
10.5191601 |
10519.16 |
46 |
0.040 |
0.0012 |
13.31332021 |
13313.32 |
47 |
0.035 |
0.0010 |
16.43618766 |
16436.188 |
48 |
0.032 |
0.0008 |
22.16574803 |
22165.748 |
49 |
0.028 |
0.0006 |
27.17001312 |
27170.013 |
50 |
0.025 |
0.0005 |
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34082.087 |
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