[물화실] particle in a box 결과보고서

1. 실험 목적

물화실에서 수행한 ‘입자 in a 박스’ 실험의 목적은 양자역학에 기초한 입자의 행동을 이해하고, 이를 통해 파동 함수와 에너지 준위를 탐구하는 것이다. 고전역학에서 자유 입자는 무한한 공간을 직선으로 이동할 수 있지만, 양자역학에서는 이러한 개념이 변화한다. 입자가 특정한 경계 내에서만 존재할 수 있다는 개념은 에너지 준위의 양자화와 직접적으로 연결된다. 이 실험에서는 일차원 박스라는 이상적인 모델을 통해 입자가 박스의 경계 안에서 제공되는 에너지를 어떻게 분포하고, 가능한 에너지 상태는 무엇인지를 탐구한다. 입자는 박스의 벽에 의해 confinement(구속)되며, 이러한 구속은 특정한 파동 함수 형태를 가지게 된다. 파동 함수는 입자의 위치 및 운동량에 대한 정보를 제공하며, 이로 인해 입자의 행동을 확률적 관점에서 해석할 수 있다. 실험을 통해 우리는 입자의 파동 함수가 구속된 경계 조건을 만족할 때 어떻게 변화하는지를 관찰하고, 이러한 파동 함수의 변화가 에너지 준위와 어떻게 연결되는지를 이해하려 한다. 특히, 실험의 포커스는 입자의 고유 상태와 이들이 갖는 에너지 준위를 측정하는 것이다. 이를 통해 얻어진…(생략)