[일반물리실험2] A+ 회절격자의 격자상수 측정 (결과레포트)

소개글

"[일반물리실험2] A+ 회절격자의 격자상수 측정 (결과레포트)"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 데이터 정리

3. 결과 분석
1) 광원의 파장측정
2) 미지격자의 격자상수 측정

4. 질문
1) 광센서 앞에 슬릿을 설치해 측정해야 하는 이유는 무엇인가?
2) 우리 실험은 Laser Diode을 통해 단일 파장을 지닌 빛(단색광)을 이용했다. 그러나 일반적으로 우리가 보는 빛은 부분 여러가지 파장을 지닌 빛이 섞여있는 백색광이다. 만약 이러한 백색 램프를 광원으로 사용한다면 실험에 추가되어야 할 장비는 무엇인가? 그리고 어떻게 설치할 것인가?
3) 만약 격자상수가 광원의 파장 λ_m보다 작다면 어떤 현상이 벌어질까?
4) 격자상수가 일반적인 원자크기 정도 되는 격자구조를 회절을 통해 관찰하려면 어떠한 광원이 필요할까?

5. 토의
1) 실험 검토
2) 오차 분석 및 개선 방안

본문내용

실험 목적

빛의 회절 현상을 이해하기 위해 격자상수를 알고 있는 회절격자를 이용하여 주어진 광원의 파장을 측정하고 이 광원을 사용하여 미지의 회절격자의 격자상수를 측정한다.

<중 략>

결과 분석

<그림 1>은 스크린 위의 어떤 점 P에 도달하는 광선이 격자를 떠날 때 거의 나란하게 만들기 위하여 스크린이 격자에서 충분히 멀리 떨어져 있다고 가정한 상황이다. 회절격자의 인접한 두 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 광선의 경로차는 dsinθ이다. 여기서 θ는 회절격자의 중심축에서 점 P에 이르는 각도이다.

<중 략>

질문

1. 광센서 앞에 슬릿을 설치해 측정해야 하는 이유는 무엇인가?

회절선은 스크린에 나타난 밝은 무늬, 즉 극대이다. 이에 따라 보강 간섭이 발생하는데 슬릿을 이용하면 보강 간섭을 하지 않은 빛의 측정을 최대한 피할 수 있다.

2. 우리 실험은 Laser Diode을 통해 단일 파장을 지닌 빛(단색광)을 이용했다. 그러나 일반적으로 우리가 보는 빛은 부분 여러가지 파장을 지닌 빛이 섞여있는 백색광이다. 만약 이러한 백색 램프를 광원으로 사용한다면 실험에 추가되어야 할 장비는 무엇인가? 그리고 어떻게 설치할 것인가?

정확한 데이터를 얻기 위해서는 측정되는 빛의 파장이 하나여야 한다. 따라서 단일 슬릿을 백색 램프 앞쪽에 설치한다면 위상차가 동일한 빛을 통과시킬 수 있다.

참고 자료

데이비드 할리데이, 일반물리학 2, 텍스트북스, 11판, 2021년, 454~456p
일반물리학실험2 11주차 매뉴얼, 서강대학교 물리학과