[물리실험]마이켈슨 간섭계

목차

1)실험목적
2)실험이론
3)실험기구
4)실험방법
5)실험자료
6)실험토의
7)참고 도서, 사이트

본문내용

1)실험 목적
마이켈슨 간섭계를 이용하여 빛의 간섭성을 헬륨-네온 레이저의 파장을 정확하게 측정하고 실험을 이해한다.

2)실험 이론
전자기파의 이론의 발달로 19세기 중엽에는 빛의 본성이 파동이라는 것이 거의 확실해 졌다. 그러나 우리가 주위에서 볼 수 있는 파동들은 일반적으로 그것이 전파될 수 있는 매질의 존재를 필요로 한다. 그러나 `빛`이라는 파동을 실어 나르는 매질이 무엇인지에 대한 규명이 되지 않았기에 19세기 후반의 물리학자들은 고민에 휩싸이게 되었다. 실체를 붙잡을 수 없는 이것을 `에테르(ether)`라고 일컫고 그 존재를 확인하기 위한 여러 종류의 실험이 이루어 졌다. 그중 대표적인 것이 마이켈슨(A.A.Michelson)과 몰리(E.W.Morley)에 의한 움직이는 에테르에서의 빛의 속도변화 관측 실험이다. 많은 기대에도 불구하고 빛의 속도 변화는 관측되지 않았고, 이 결과는 아인슈타인이 특수상대성이론을 만들어 내는 계기가 되었다
현재로는 에테르가 존재할 이유가 없어졌고, 때문에 원래의 마이켈슨-몰리 실험은 그 자체로는 별로 가치가 없다. 그러나 그 실험장치를 마이켈슨 간섭계라하여 거리를 빛의 파장 정도의 정밀도로 측정한다든지, 또는 물질 속에서의 빛의 속도변화를 관측하여 물질의 굴절율을 측정하거나, 그로부터 여러 가지 다른 물리량들을 정확하게 측정하는데 두루 쓰이고 있다. (실제 마이켈슨은 이 간섭계를 이용하여 표준 1m가 카드늄을 포함하는 광원에서 방출되는 단일 적색광의 1,553,163.5 파장과 같음을 보였고 이 업적으로 1907년 노벨 물리학상을 받았다. 또한 meter 원기와의 비교에 의한 길이의 측정표준도 1961년 빛의 파장과 비교하는 그러한 방법으로 바뀌게 되었다.
< 마이켈슨 간섭계의 원리 >
간섭 조건을 만족하는 여러 개의 광파를 얻는 방법은 크게 둘로 분류할 수 있다. 단색성이 있고 초기 위상이 일정한 간섭성 단일 광원의 파면을 여러 조각으로 분리한 후 다시 중첩시켜 간섭무늬를 얻는 파면분할법과 간섭성 단일 광원의 진폭을 여러 크기로 분리한 후 다시 중첩시켜 간섭무늬를 얻는 진폭분할법이 있다. 프레넬(Frenel) 이중프리즘 간섭, 이중거울 간섭, 단일거울 간섭 등은 파면분할에 의한 간섭이고, 뉴톤고리(Newton`s Ring) 간섭, 공기쐐기 간섭, 얇은 막의 간섭 등은 진폭분할에 의한 간섭이다.

참고 자료

∙ 매질의 굴절특성 실험장치, 구을현, 대덕광학기기
∙ 현대 광학, 서울대 광학연구회, 교문각
∙ 일반물리학실험, 한국물리학회, 청문각(1997년)