[물리화학실험A＋] Particle in a box 예비보고서

1. 실험 목적

입자에 대한 고전적인 개념은 물리학에서 중요하다. 하지만 고전역학에서는 미시적인 세계, 즉 원자나 분자 수준의 입자 행동을 설명하는 데 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 양자역학이 발전하였다. 양자역학에서는 입자가 특정 경계 내에서만 존재할 수 있는 `상자` 개념을 도입한다. 이 실험은 이론적으로 중요한 `입자 in a box` 모델을 이용하여 양자역학적 시스템을 탐구하는 것이다. 따라서 실험의 주요 목적은 입자가 특정한 잠재적 경계 내에서 어떻게 행동하는지를 이해하고, 이러한 행동이 에너지 준위와 파동함수와 같은 양자역학의 핵심 개념과 어떻게 연관되는지를 분석하는 데 있다. 실험을 통해 관찰할 수 있는 주요 내용은 일차원 상자 내에서 입자의 에너지 상태와 파동함수의 분포이다. 이는 입자가 에너지 준위를 가질 때, 해당 에너지를 가진 입자가 특정한 공간 내에서 어떻게 위치할 수 있는지를 설명하는 기본적인 원리이다. 또한, 이러한 이론적 예측과 실험적 결과를 비교하여 양자역학의 정당성을 확인하고, 실험적 방법론을 통해 이론적 모델링의 정확성을 검증하는 과정도 포함된다. 이러한 과정은 현대 물리학의 기초…(생략)