11.빛의 간섭과 회절실험

소개

일반 물리학 실험 사전 결과 보고서

목차

1. 실험 목적
2. 이론 및 원리
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

사전 Report : 빛의 간섭과 회절실험
1. 실험 목적
레이저(Laser)를 이용하여 빛의 특성인 회절과 간섭현상을 컴퓨터 인터페이스를 통하여 정밀하게 관찰하고, 영(Young)의 이중슬릿, 다중슬릿, 격자(Grating)실험 등을 통하여 빛의 파장측정방법 및 격자수 측정 등의 방법을 이해한다.
2. 이론 및 원리
1801년 토마스 영(Tomas Young)은 빛의 파동성을 보여주는 간섭효과를 발견하여 빛의 파동설을 세웠다. 간섭이란 두 개의 파동이 서로 중첩되어 어떤 공간에 에너지가 균일하게 분포되지 않고, 어느 점에서는 극대가 되고 다른 점에서는 극소가 되는 현상을 말한다. 간섭을 일으키기 위해서는 두 개 이상의 파동이 같은 속도, 진동수, 파장 및 상대적 위상이 일정하게 유지되어야 한다.
단일광원으로부터 나오는 빛을 서로 가까이 위치한 두개의 슬릿에 조사해보자. 만약 빛이 아주작은 입자 -뉴튼은 `미립자(corpuscles)`라 표현하였다- 로 구성되어 있다면 슬릿뒤에 위치한 스크린 상에는 두개의 밝은 라인이 보여야 할 것이다. 그러나 영은 여러개의 밝은 라인을 관찰하였고 이 결과를 파동의 간섭 현상으로 설명할수 있었다. 회절때문에 파동은 두개의 작은 슬릿을 통과하여 슬릿의 모서리로 부터 퍼져나간다. 이것은 두개의 돌을 연못에 던질때 일어나는 물결의 간섭무늬와 같다.
일반적으로 슬릿사이의 거리는 슬릿과 스크린(회절무늬가 관측되는) 간의 거리에 비해 매우 작다. 슬릿의 모서리로 부터 빛은 순전히 평행하다. 한쪽 슬릿을 통과한 빛의 광로거리와 다른 슬릿을 통과한 빛의 광로거리 차가 파장의 정수배 일때 스크린 상에는 보강간섭 (Constructive Interference)이 일어난다. 상쇄간섭(Destructive Interference)은 두 빛의 광로차가 반파장의 정수배일때 일어난다.
[1] 단일슬릿에 의한 회절
[그림1] 단일슬릿에 의한 회절
회절이란 빛이 모서리에서 휘거나 번져나가는 현상을 말한다. 수면파나 호이겐스의 원리로부터

참고자료

· (1) Light Intensity in Double-Slit and Single-Slit Diffraction Patterns (pdf 파일)
· (2) 레이저(Laser)란 무엇인가?
· (3) 레이저 다이오드(Laser Diode)와 광 검출기(Photometer)
· (4) [Diffraction Demo] Single-Slit / Double-Slit (Java-Applets)