빛의 회절과 간섭 - 일반 물리 실험 결과 레포트

소개

한양대학교 일반물리학및실험 수강 당시 작성한 레포트입니다. 복학 후에 수강한 과목이라 열의에 가득차 있어서 조교님 귀찮게 졸졸 따라다니면서 결과보고서를 어떻게 작성해야 하는지 팁도 많이 얻고, 이미 수강했던 동기들한테 피드백도 받으면서 작성했습니다. 그래서 완성도는 어떤 자료보다 뛰어나다고 장담합니다. 실제로 업로드한 자료들은 모두 10점 받은 보고서입니다(다른 자료들에 비해 가격이 높은 이유이기도 합니다).

업로드한 자료들의 내용 중 "6. 결론 및 분석"은
- 실험에서의 변수 설정과 변수를 조작했을 때의 결과
- 이 결괏값(데이터)이 의미하는 바
- 결괏값과 이론값의 오차와 그 원인 분석
- 더 나은 실험을 위해 수정할 사항
으로 구성되었습니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 날짜
3. 실험 목적
4. 실험 이론
5. 실험 결과(데이터)
6. 결론 및 분석

본문내용

실험 제목 : 빛의 회절과 간섭

실험 날짜 : 14. 00. 00(목)

실험 목적 : 영(Young)의 이중슬릿 실험을 통해 빛의 파동성인 회절과 간섭 현상을 이해한다.

실험 이론 : 입자의 경우 진행 과정에서 틈이 있는 장애물을 통과한 후에도 직선으 로 진행하는 반면에 파동은 틈 주변의 일정 범위까지 휘거나 번져나간다. 이 때 회절의 정도는 틈의 크기와 파동의 파장에 영향을 받는다.
[그림`2][그림`1] 간섭은 두 개 이상의 파동이 서로 만났을 때 중첩의 원리에 따라서 서로 더해지며 나타나는 현상이다. 두 파동의 합성 후 진폭이 커지는 경우를 보강간섭, 합성파의 진폭이 작아지는 경우를 상쇄간섭이라고 한다.
슬릿을 통과한 파동은 호이겐스의 원리에 의해 모든 방향으로 퍼져나간다. [그림 1]처럼 점 A와 점 M을 지나는 빛이 슬릿을 통과하는 경우 슬릿의 간격에 비해 슬릿과 스크린 사이의 거리가 매우 크다고 가정하면 두 광선의 경로차 DELTA l은 (d/2)sin theta가 된다. 만약 이 경로차가 lambda /2의 홀수배라면 두 빛은 반대의 위상차를 갖게 되므로 상쇄간섭이 된다. 비슷한 방법으로 경로차가 lambda 의 정수배라면 두 빛은 보강간섭을 하고 스크린에 밝은 부분을 만든다.
상쇄간섭 : sin theta _{dark} `=` {m lambda } over {d} (m`=`±1,`±2,`±3,` CDOTS )
이 때 측정되는 빛의 세기는 [그림 2]의 굵은 선처럼 스크린의 중앙에 밝은 영역을 만들고 그 주위로 밝은 무늬와 어두운 무늬가 교대로 나타 난다.

<중 략>

결론 및 분석 : 빛의 파동성으로 인해 간격이 작은 슬릿 사이를 지날 때 회절과 간섭이 일어나는 것을 이용하면 어두운 무늬가 나타나는 간격의 길이를 측정해 슬릿의 폭을 구할 수 있다. 실험은 슬릿의 폭을 변화시킬 때 달라지는 길이를 측정하여 다시 역으로 슬릿의 폭을 추정하는 방식으로 진행했다. 실험 결과 슬릿의 폭이 커질 때 무늬 간격은 감소하는 것을 통해 이론의 식과 부합하는 것을 확인할 수 있었다.

참고자료

· 최신대학물리학2(한양대학교 물리이론 교재)
· 실사구시의물리학(한양대학교 물리실험 교재)