[광학실험보고서] 마이컬슨간섭계 실험보고서

*현*
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최초 등록일
2020.08.24
최종 저작일
2020.04
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소개글

"[광학실험보고서] 마이컬슨간섭계 실험보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험재료
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 과제
8. 논의 및 결론
9. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
마이컬슨 간섭계의 원리를 이해하고, 이를 이용해 여러 광원으로부터 나오는 빛으로 간섭무늬를 만들어 본다.특히 간섭무늬가 보이는 광경로차로부터 광원의 결맞음성(coherence)을 측정하고, 광원의 선폭과 비교해 본다.

2. 실험 원리
마이컬슨 간섭계는 빛의 파장의 정밀한 측정을 비롯하여 얇은 막의 두께나 광원의 스펙트럼 측정, 고분해능 분광계 등에 널리 응용되는 장치다. Michelson은 이 간섭계를 사용하여 카드뮴이 내는 적색광(파장: 643.84696nm)의 파장과 미터원기의 길이를 비교하였다. 그는 빛의 매질로서 에테르의 존재를 실증하려 했으나 부정적인 결과를 얻었다. 결과적으로 Michelson과 Morley의 이 실험은 아인슈타인의 특수상대성이론을 지지하는 검증이 되었다.

(그림 1) 레이저와 렌즈를 사용한 Michelson 간섭계
(레이저와 스크린의 위치 상호변경 가능)

원래 마이컬슨 간섭계는 Na-lamp 등 단색광원을 사용했지만, 이 실험에서는 우선 편의상 레이저빔을 렌즈에 통과시켜 구면파로 퍼뜨려 이상적인 점광원으로 활용하여 실험한다.

<중략>

8. 논의 및 결론
마이컬슨 간섭계를 이용해 레이저의 파장을 측정해보고, 각 광원의 결맞음 길이를 측정해 볼 수 있음을 알았다. 측정한 레이저의 파장은 654nm였고, 레이저의 색이 붉은 색이므로 이 결과는 잘 들어맞음을 확인 할 수 있다. 실험 2의 결과를 통해 백열등의 결맞음 길이는 3.6로 매우 짧은 결맞음 거리를 가짐을 알 수 있다. 백열등은 선폭이 매우 큰 빛이기 때문에 작은 결맞음 길이를 가지는 것이 (식 6)과 잘 맞다. (식 7)을 통해 각 필터를 통과한 빛의 결맞음 길이를 측정 할 수 있었고, (식 6)을 통해 참값을 계산 할 수 있었다. 그 결과를 (표 3)에 정리해 두었다. 오차는 필터에 따라 약 3~5%정도였다. 각 필터를 통과한 빛의 간섭무늬가 정확히 반이 되는 지점이나, 가장 강한 지점을 사람의 눈으로 찾는데는 한계가 있다. 이러한 요인이 오차를 만들어 냈을 가능성이 크다.

참고 자료

최신광학개론(pedrotti) 3nd edition

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