연세대학교 공학물리2 9.빛의 간섭과 회절 결과레포트

목차

1. 실험결과
2. 결과분석
3. 토의 및 건의사항

본문내용

질문
슬릿의 폭이 감소할수록 회절 무늬는 어떻게 변하는가? 슬릿의 폭이 빛의 파장 수준으로 감소할 경우 어떠한 현상이 예상되는가? (식(6), (7) 및 그림8을 참고한다)

토의
슬릿의 폭이 감소할수록 그래프의 모양은 극소점과 극대점이 적은 형태의 모습을 보이고 있다. 즉 모양이 단조로워 지는 것을 확인할 수 있다. 슬릿의 폭이 빛의 파장 수준으로 감소할 경우 슬릿의 간격은 실험한 슬릿의 간격 0.02m보다 훨씬 작은 간격이다. 즉 간격이 파장에 가까워질수록 포물선 모양이 됨을 알 수 있다.

질문
이중 슬릿의 실험 결과와 이론의 그림3 과는 어떠한 차이가 있는가? 이 차이의 이유는 무엇인가?

토의
그림3의 경우 I가 cos함수 개형을 보이며 최댓값 가 일정한 간격으로 반복되고 있으나 실험결과는 최댓값은 한 점에서만 나타남을 알 수 있다. 그 이유는 바로 간섭과 회절현상 때문이다. 이론에서는 슬릿의 폭 a가 매우 작은 이상적인 경우의 상황을 표현하였기 때문에 간섭극대점의 수가 무수히 많으나 우리가 실험한 도구에서는 슬릿의 폭이 파장에 비하면 매우 큰 폭이기 때문에 극대점의 개수가 이론상보다 매우 적게 나타난 것이다.

질문
슬릿의 간격 d가 같고 폭 a가 다른 경우 무늬의 위치와 광도 그래프 형태의 차이는 어떠한가? 이 현상의 이유는 무엇인가?

토의
무늬의 위치는 폭 a가 작은 것이 큰 것 보다 뒤쪽에 최대점이 위치하며 그래프의 형태는 폭 a가 작은 것이 큰 것 보다 광도 강도의 차이가 작아 좀 더 납작한 형태를 보이고 있다. 또한 a 가 큰 것이 좀 더 조밀한 형태의 그래프를 가지고 있다. 이 이유는 다음 식 과 , 의 식으로 설명할 수 있다. 즉 a의 값의 크기가 증가할수록 값의 크기도 커지게 된다. 따라서 sin그래프는 a가 클 때 좀 더 조밀하게 나타날 것이다.

질문
슬릿의 폭 a 가 매우 작을 경우 무늬는 어떻게 변할 것으로 예상되는가?

참고 자료

Young & Freedman, University Physics (14th ed.), Addison-Wesley, 2016
35.1 Interference and Coherent Sources (p.1184~1187)
35.2 Two-Source Interference of Light (p.1188~1191)
36.2 Diffraction from a Single Slit (p.1212~1215)
36.3 Intensity in the Single-Slit Pattern (p.1215~1219)
36.4 Multiple Slits (p.1219~1221)
36.5 The Diffraction Grating (p.1221~1225)