기계공학응용실험 모아레 간섭법 예비 보고서

소개

기계공학응용실험 예비보고서

목차

① 모아레 간섭법에 이용되는 빛에 성질에 대하여 알아보시오.
1) 단일슬릿에 의한 회절
2) 이중슬릿-영(Young)의 간섭실험

② 모아레 무늬의 성질에 대하여 알아보시오.

③ 모아레 간섭법을 위한 광학 시스템의 구성에 관해 알아보시오.

본문내용

① 모아레 간섭법에 이용되는 빛에 성질에 대하여 알아보시오.

1801년 토마스 영(Tomas Young)은 빛의 파동성을 보여주는 간섭 효과를 발견하여 빛의 파동설을 뒷받침하였다. 간섭(interference)이란 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 아주 작은 입자로 구성되어 있다면 슬릿 뒤에 위치한 스크린 상에는 두개의 밝은 선이 보여야 할 것이다. 그러나 영은 여러 개의 밝은 선을 관찰하였고 이 결과를 파동의 간섭 현상으로 설명할 수 있었다. 회절 때문에 파동은 두 개의 작은 슬릿을 통과하여 슬릿의 모서리로부터 퍼져나간다. 이 이유로 공간상에 형성되는 간섭무늬는 두 개의 돌을 연못에 던질 때 일어나는 물결의 간섭무늬처럼 이해할 수 있다. 슬릿 사이의 거리가 슬릿과 스크린 (회절무늬가 관측되는) 간의 거리에 비해 매우 작다면 두 슬릿으로부터 스크린에 도달한 빛은 평행한 것으로 가정할 수 있다. 한쪽 슬릿을 통과한 빛의 경로와 다른 슬릿을 통과한 빛의 경로의 차가 파장의 정수배일 때 스크린 상에는 보강간섭 (constructive interference)이 일어난다. 상쇄간섭(destructive interference)은 광로차가 반파장의 홀수배일 때 일어난다. 이번 실험에서는 빛을 고전 역학적으로 해석하지만 이중슬릿실험은 양자역학적으로도 해석할 수 있어서 양자역학의 개념을 이해하는데도 중요하게 사용되는 실험이다.

1) 단일슬릿에 의한 회절

폭이 좁고 긴 틈을 만들어 단색의 빛을 비추게 되면 틈의 각 부분을 통과하는 빛이 멀리 진행하면서 서로 간섭이 되어 위치에 따라 밝고 어두운 무늬가 생긴다. 이러한 효과를 볼 수 있도록 좁고 길게 틈을 만든 광학장치를 슬릿(slit : 실틈)이라 한다. 슬릿의 폭이 좁다면 호이겐스 원리에 의해 그곳으로부터 거의 동일한 하나의 구면파가 생겨 나가게 되어 빛은 방사상으로 넓게 퍼지되 특이한 간섭의 무늬를 볼 수 없을 것이다. 그러나 슬릿의 폭이 빛의 파장에 비하여 클 때에는 슬릿을 통과하는 빛의 슬릿에서의 위치에 따라 빛의 위상이 달라지게 되어 이의 간섭의 효과가 나타날 것이다. 이 경우는 연속적으로 위상차이가 있는 빛이 무수히 많이 합해지게 되어 이를 특별히 회절이라 하고 무늬의 형태는 간섭의 무늬와는 다른 양상을 띈다.

참고자료

· 없음