마이켈슨 간섭계 실험

본 내용은 " 광전자공학실험2 마이켈슨 간섭계 (Michelson interferometer) " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.01.05

문서 내 토픽

• 1. 마이켈슨 간섭계

  마이켈슨 간섭계는 광 분할기, 2개의 거울로 구성되며, 광원에서 나온 광이 광 분할기에 입사하면 반사와 투과를 통해 두 갈래로 나뉘어 각각의 거울에 반사되어 다시 합쳐지면서 간섭무늬가 발생한다. 간섭 강도는 I=I₀(1+cos(2kΔL)) 공식으로 표현되며, ΔL은 기준거울과 측정거울의 광경로 차이이다.

• 2. 광의 간섭 현상

  간섭은 2개 이상의 파동이 만났을 때 중첩의 원리에 의해 파동의 진폭이 더해지는 현상이다. 광경로 차이에 따라 보강 간섭(Constructive interference)과 상쇄 간섭(Destructive interference)이 발생한다. 가간섭성은 간섭이 얼마나 잘 되는가를 나타내는 척도로, 좋은 가간섭성을 가진 광원일수록 간섭이 잘 일어난다.

• 3. 백색광 주사 간섭계

  백색광 주사 간섭계는 넓은 파장 대역을 가진 백색광을 이용하여 광경로 차이가 0에 가까운 경우에만 간섭무늬가 발생한다는 저가간섭성의 개념을 이용한다. 시편의 형상을 측정하며, 간섭 신호는 I(z)=I₀+a(h-z)cos(2k(h-z))로 표현된다.

• 4. 레이저와 백색광의 간섭 특성

  레이저는 가간섭성이 좋은 광원으로 가간섭성 길이가 길어 광경로 차이가 나타나며, 백색광은 저가간섭성 광원이다. 마이켈슨 간섭계를 레이저와 백색광으로 구성했을 때 간섭 신호의 차이가 발생하는 이유는 광원의 가간섭성 특성 차이 때문이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 마이켈슨 간섭계

  마이켈슨 간섭계는 광학 역사에서 가장 중요한 장치 중 하나입니다. 이 간섭계는 두 개의 광선을 분리하여 서로 다른 경로를 통과시킨 후 다시 만나게 하여 간섭 무늬를 관찰합니다. 이 장치의 우수성은 극도로 정밀한 측정이 가능하다는 점에 있으며, 에테르의 존재를 검증하기 위한 마이켈슨-몰리 실험에 사용되어 상대성 이론의 발전에 기여했습니다. 현대에도 중력파 검출기인 LIGO에 응용되고 있어 기초 물리학 연구에 필수적인 도구입니다.

• 2. 광의 간섭 현상

  광의 간섭 현상은 파동의 기본 특성을 보여주는 핵심 개념입니다. 두 개 이상의 광파가 만날 때 보강 간섭과 소멸 간섭이 발생하며, 이는 광이 입자가 아닌 파동임을 증명합니다. 간섭 무늬의 명암 패턴은 광의 파장과 경로차에 의해 결정되며, 이를 통해 광의 파장을 정밀하게 측정할 수 있습니다. 간섭 현상은 광학 기기 설계, 정밀 측정, 그리고 양자역학 이해에 필수적인 현상입니다.

• 3. 백색광 주사 간섭계

  백색광 주사 간섭계는 현대 정밀 측정 기술의 중요한 발전입니다. 백색광은 여러 파장을 포함하고 있어 간섭 가시도가 낮지만, 주사 기법을 통해 경로차를 변화시키면서 측정하면 높은 정밀도를 달성할 수 있습니다. 이 기술은 마이크로미터 수준의 표면 형태 측정, 박막 두께 측정, 그리고 광학 부품의 품질 검사에 매우 효과적입니다. 산업 현장에서 비접촉식 정밀 측정 도구로서 큰 가치를 지니고 있습니다.

• 4. 레이저와 백색광의 간섭 특성

  레이저와 백색광은 간섭 특성에서 근본적인 차이를 보입니다. 레이저는 단일 파장의 간섭성 높은 광으로 매우 긴 간섭 길이를 가져 큰 경로차에서도 간섭 무늬를 관찰할 수 있습니다. 반면 백색광은 광범위한 파장 분포로 인해 간섭 길이가 짧아 작은 경로차에서만 간섭 무늬가 보입니다. 이러한 특성 차이는 각각의 용도를 결정하며, 레이저는 정밀 측정과 간섭계에, 백색광은 자연광 조건에서의 측정에 더 적합합니다.