[부산대] 광학실험 보고서, 회절격자분광기

소개글

"[부산대] 광학실험 보고서, 회절격자분광기"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 장비
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험결과 및 분석
7. 결론 및 검토
8. 질문 및 토의
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
- 빛의 파동성을 이해한다.
- 회절 격자를 통과한 빛의 회절된 각도를 이용하여 빛의 파장을 구한다.

2. 실험 원리
1) 회절 격자

회절 격자는 빛을 방출하고 흡수하는 물체나 빛 자체를 연구하는 데 유용한 실험 도구 중 하나로, 이중 슬릿을 확장한 것과 비슷하지만 흔히 격자라고 부르는 mm당 수천 개의 슬릿이 있다. 회절 격자를 통과한 빛은 Huygen의 원리에 의해 [그림 2]의 구면파 형태로 진행하게 된다.
스크린에 나타나는 밝은 회절선의 위치를 찾기 위한 수식을 유도해보자([그림 1] 참조). 스크린 위의 어떤 점 P에 도달하는 광선이 격자를 떠날 때 거의 나란하게 만들가 위해 스크린이 격자에서 충분히 멀리 떨어져 있다고 가정하자. 또한 회절격자의 인접한 줄의 각 쌍을 이중 슬릿의 간섭으로 취급하고 격자 사이의 간격 d를 격자간격이라 하자. 즉, 전체 너비 w에 N개의 격자가 있다면 격자간격은 d=w/N이다. 한편 인접한 광선 사이의 경로차는 이다. 여기서 는 회절격자의 중심축에서 점 P에 이르는 각도이다. 인접한 광선의 경로차가 파장의 정수배라면, 즉 의 조건을 만족한다면, 점 P에서 하나의 회절선이 나타날 것이다. 여기서 는 빛의 파장이다. 다른 정수 은 다른 회절선을 만든다. 이러한 정수의 값에 따라 각각의 회절선을 나타내게 되는데 이 정수를 차수라고 부른다.

2) 분해능
분해능이란 비슷한 파장을 가지는 빛들을 얼마나 잘 분리해 낼 수 있는지를 나타내는 지표이다. 파장이 비슷한 회절선을 분해해 내기 위해서는 회절선이 가능한 한 가늘어야 한다. 다르게 표현해서, 회절격자가 큰 분해능 을 가져야 하며, 이를 다음과 같이 정의한다.

여기서 는 겨우 분해할 수 있는 두 방출선의 평균값이고 는 이들의 파장의 차이이다. 이 크면 클수록 두 방출선이 더 가깝더라도 분해가 가능한 것이다. 따라서 회절격자의 분해능은 다음과 같이 간단히 쓸 수 있다.

참고 자료

David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, 일반물리학2, 2021, p454
부산대학교 스마트교육플랫폼 PLATO 광학실험,
https://plato.pusan.ac.kr/course/view.php?id=135273

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프레넬반사 실험값.xlsx