[물리화학실험A＋] Particle in a box 예비보고서

1. 실험 목적

입자가 상자에 갇혀 있는 시스템, 즉 `Particle in a Box`는 양자역학의 가장 기본적이고도 중요한 모델 중 하나이다. 이 실험의 목적은 양자역학의 원리를 이해하고, 입자의 에너지 준위와 파동함수의 특성을 분석하는 데 있다. 고전역학에서는 입자가 정해진 경로를 따라 움직이지만, 양자역학에서는 입자가 특정한 공간 내에 갇힐 때 그 위치와 운동량에 대한 정보가 불확실해진다. 이러한 시스템을 통해 입자가 구속된 상태에서 발산하는 파장과 그에 따른 에너지 준위를 관찰함으로써 양자역학의 기본 개념을 확인할 수 있다. 이번 실험을 통해 1차원 상자에서 구속된 입자의 파동함수를 구하고, 그에 따른 에너지 준위를 계산하는 과정을 진행한다. 이 과정에서 후보자 에너지를 구하는 데 사용되는 수식은 플랑크 상수, 질량, 그리고 상자의 길이와 같은 물리적 상수에 의존한다. 따라서 실험을 통해 에너지 준위가 입자의 위치에 따라 어떻게 변화하는지를 경험적으로 이해할 수 있는 기회를 제공한다. 또한, 에너지 준위 간의 간격은 양자화된 에너지 상태를 나타내며, 이는 물리적 시스템의 특성을 결정짓는 중요한 요소이다. 예를 들어, 입자가 상…(생략)