[물리학과][현대물리실험]마이컬슨 간섭계 & 편광실험 사전보고서

소개

물리학과

현대물리실험

마이컬슨 간섭계 & 편광실험 입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험장치
4. 실험방법
5. 참고

본문내용

1. 실험목적
마이켈슨 간섭계를 이용하여 헬륨-네온 레이저의 파장을 정확하게 측정하고 한편으로 빛이 에테르라는 매질을 통하여 전파되는지 여부를 밝힌 마이켈슨-몰리의 실험을 이해한다.

2. 실험이론
전자기파의 이론의 발달로 19세기 중엽에는 빛의 본성이 파동이라는 것이 거의 확실해 졌다. 그러나 우리가 주위에서 볼 수 있는 파동들은 일반적으로 그것이 전파될 수 있는 매질의 존재를 필요로 한다. 그러나 '빛'이라는 파동을 실어 나르는 매질이 무엇인지에 대한 규명이 되지 않았기에 19세기 후반의 물리학자들은 고민에 휩싸이게 되었다. 실체를 붙잡을 수 없는 이것을 '에테르(ether)'라고 일컫고 그 존재를 확인하기 위한 여러 종류의 실험이 이루어 졌다. 그중 대표적인 것이 마이켈슨(A.A.Michelson)과 몰리(E.W.Morley)에 의한 움직이는 에테르에서의 빛의 속도변화 관측 실험이다. 많은 기대에도 불구하고 빛의 속도 변화는 관측되지 않았고, 이 결과는 아인슈타인이 특수상대성이론을 만들어 내는 계기가 되었다.

현재로는 에테르가 존재할 이유가 없어졌고, 때문에 원래의 마이켈슨-몰리 실험은 그 자체로는 별로 가치가 없다. 그러나 그 실험장치를 마이켈슨 간섭계라하여 거리를 빛의 파장 정도의 정밀도로 측정한다든지, 또는 물질 속에서의 빛의 속도변화를 관측하여 물질의 굴절율을 측정하거나, 그로부터 여러 가지 다른 물리량들을 정확하게 측정하는데 두루 쓰이고 있다. (실제 마이켈슨은 이 간섭계를 이용하여 표준 1m가 카드늄을 포함하는 광원에서 방출되는 단일 적색광의 1,553,163.5 파장과 같음을 보였고 이 업적으로 1907년 노벨 물리학상을 받았다. 또한 meter 원기와의 비교에 의한 길이의 측정표준도 1961년 빛의 파장과 비교하는 그러한 방법으로 바뀌게 되었다.)

<마이켈슨 간섭계의 원리>
마이켈슨 간섭계는 한 점광원을 반은도금된 거울을 통하여 둘로 나누어 위치 차이가 나게 하여 다시 만나게 하는 구조로 되어 있다.

참고자료

· "현대광학" 김종오역, 과학서적센터, 3장 3절 (85∼88쪽) : 이 책에서는 방향이 약간 다른 두 평면파의 간섭을 취급하였고, 또한 광원을 간섭성이 없는 평면 광원을 사용하였기 때문에 그림 3.4 처럼 E 에서 D 방향으로 들여다 보았을 때 간섭무늬 그림처럼 나란한 무늬가 보인다. 그러나 본 실험에서는 레이저광을 볼록렌즈로 분산시켜서 광원으로 사용하기 때문에 곡률이 조금 다른 두 구면파의 간섭이 된다.
· "기초물리학" 성백능외 번역, 이우출판사, 40장 6절 마이켈슨 간섭계(684쪽∼ 685쪽)
· "Optics" Hecht저, Addison Wesley, 9장 8.3절 (382∼385쪽) : 마이켈슨-몰리의 실험에 대하여 그림과 함께 설명이 잘 되어 있음. 9장 4.2절 (354∼361쪽) : Michelson 간섭계에 관한 설명도 마찬가지. 이 책의 Fig.9.24 (a)를 잘 보라.
· "현대물리학" Gasiorowicz저, 김정흠외 역, 종로, 1장 (11∼15쪽) : Michelson-Moley실험과 상대성이론에 대한 설명이 되어 있음.