물리학실험3 슬릿에의한 빛의 간섭과 회절 실험보고서

소개

부산대학교 물리학실험3 슬릿에의한 빛의 간섭과 회절 실험입니다.

목차

1. 표지
2. 실험목적 및 원리
3. 실험방법
4. 측정값
5. 결과
6. 결과에 대한 논의
7.결론
8.참고문헌 및 출처

본문내용

2. 실험목적 및 이론
<1>레이저광
레이저광은 하나의 파장과 색으로 이루어진다. 그리고 빛의 강도와 가간섭성이 크고 단색성과 평행성이 좋으므로 빛의 간섭 및 회절을 관찰하는데 유용하다.

<2>간섭
둘 또는 그 이상의 파동이 서로 만났을 때 중첩의 원리에 따라서 서로 더해지면서 나타나는 현상이다.
빛의 경우는 물결파나 소리와 달리 매질 없이 전파되므로 간섭현상이 나타나는 조건이 까다롭다.
동일광원에서 출발한 결이 맞는 빛이어야 간섭이 잘 일어나는데, 이런 빛을 간섭성이 좋은 빛이라 한다. 빛의 간섭을 이용하면 빛의 속도나 파장을 측정할 수 있다.
간섭계라는 장치를 이용해 하나의 단색광을 두 갈래로 나누었다가 서로 만나게 하면 간섭성이 좋아 간섭이 잘 일어난다.
즉, 보강간섭이 일어나면 밝게, 상쇄간섭이 일어나면 어둡게 된다.
이때 보강간섭을 기준으로 둘 중 하나의 빛이 출발하는 거리를 조금씩 조절해, 다시 보강간섭이 나타날 때까지의 변화를 측정하면 파장을 알 수 있다.
슬릿사이의 간격 d인 이중슬릿에 레이저광S를 수직으로 비추면 슬릿S_1과 S_2에서 나오는 두광선이 슬릿으로부터 L만큼 떨어져(실험에서는 D로 측정) 위치한 스크린위의 P점에서 중첩이되고 두빛의 광로차는 로 주어진다.

경로차가 파장의 정수배이면 파동이 보강간섭, 세기의 극대가 발생한다.
d=n(n=0, 1, 2, 3 ) [밝은 무늬 - 보강간섭]

경로차가 반파장의 홀수배이면 소멸간섭에 의해 세기의 극소가 발생한다.
=(n+)(n=0, 1, 2, 3 ) [어두운 무늬 – 소멸간섭]

의 조건에 따라 간섭무늬가 발생한다.
따라서 스크린 위의 가장 밝은 부분(n=0)과 n번째 밝은 무늬 사이의 거리를 x라고 하면 각 theta가 작을 때는이고 이므로d =
로 나타낼 수 있다. 그러므로 D와 x를 측정함으로써 슬릿간격 d를 구할 수 있다.

<3>단일슬릿에 의한 회절
파동이 장애물 뒤쪽으로 돌아 들어가는 현상이다. 입자가 아닌 파동에서만 나타는 성질이다.
이런 현상은 장애물 혹은 슬릿의 크기가 파의 파장에 가까워 질수록 더욱 뚜렷이 나타난다.

참고자료

· 네이버 지식백과
· 일반물리학, 개정판, 제2권 33장-34장, Halliday, Resnick and Jearl Walker, 범한서적주식회사
· 일반물리학실험, 제3판, 부산대학교 물리학교재편찬위원회지음, 청문각,