[일반물리실험2] A+ 회절과 간섭 결과보고서

소개

전남대학교 공과대학, 2021 일반물리실험2, A+

목차

1. 실험목적

2. 실험이론

3. 실험준비물

4. 실험 전 사전 준비(토의)

5. 실험 과정
1) 구멍을 통과하는 일반 빛
2) 구멍을 통과하는 레이저 빛
3) 다양한 폭의 슬릿에 대한 실험
4) 이중 슬릿 실험

6. 실험결과

7. 토론

본문내용

●실험 목적
좁은 틈을 지나는 빛의 회절과 간섭 현상을 이해한다.
●실험 이론
-이중 슬릿: 빛이 한 쌍의 좁은 슬릿을 통과하면, 두 슬릿이 각각 원통형 파원처럼 파동(빛)을 보낸다. 그 결과 빛이 도달한 곳(스크린)에는 밝고 어두운 띠가 교대로 나타나는 간섭 무늬가 생긴다. 슬릿 사이 거리 d, 무늬의 각 위치 θ, 무늬의 차수(중앙에 가까울수록 낮음) m, 빛의 파장 λ일 때, 보강 간섭이 발생해 밝은 무늬를 보이는 조건은 d sin⁡θ=mλ, 상쇄 간섭으로 어두운 무늬가 나타나는 조건은 d sin⁡θ=(m+1/2)λ이다. 전형적인 이중 슬릿은 스크린 무늬가 촘촘하다. 즉 θ가 작아 sin⁡θ≅tan⁡θ=y/L (y 무늬 위치,L 슬릿과 스크린 사이 거리)로 어림할 수 있어 무늬의 위치를 다음과 같이 표현할 수 있다. y=m Lλ/d (밝은 무늬), y=(m+1/2)Lλ/d (어두운 무늬)
간섭 무늬의 평균 세기는 S ̅=4(S_0 ) ̅〖cos〗^2 (πd/λL y)로 밝은 간섭 무늬들의 밝기는 같음을 알 수 있다.
-단일 슬릿: 단일 슬릿을 통과해 회절에 의해 퍼진 빛이 다시 겹칠 때, 간섭현상이 일어난다. 상쇄 간섭이 일어나는 조건은 a sin⁡θ=mλ (a는 슬릿의 너비)이다. θ가 작아 sin⁡θ≅tan⁡θ=y/L로 어림해서, y=m Lλ/a을 상쇄 간섭이 발생하는 위치라고 할 수 있다. 회절 무늬의 위상차가 ϕ=2π/λ a sin⁡θ일 때, 단일 슬릿 회절의 세기는 S ̅=(S_0 ) ̅〖[sin⁡〖ϕ⁄2〗/(ϕ⁄2)]〗^2이다. a가 λ보다 크면 광선이 중앙으로 모여 회절이 거의 무시되고, 반대 경우에는 광선이 퍼져 회절이 잘 일어난다.

참고자료

· 핵심물리학 4판 | Richard Wolfson | 심무경 외 옮김 | 2020.01.30 | pp.711-725