빛의 회절 및 간섭 실험 - 일반물리실험II A+레포트

소개

2024-2학기 일반물리실험II A+ 레포트입니다.
일반물리실험은 레포트 작성에 긴 시간 들이지 마시고 다른 과목 공부하시는 걸 추천드립니다.

목차

I. 실험 목적
II. 데이터 정리
III. 결과 분석
IV. 질문
V. 토의
VI. 참고문헌

본문내용

I. 실험 목적
빛의 파동성인 회절과 간섭현상을 이해하기 위해 레이저(Laser)와 컴퓨터 인터페이스를 이용하여 단일슬릿실험과 영(Young)의 이중슬릿실험을 수행한다.

II. 데이터 정리
실험 1에서는 단일슬릿 실험을, 실험 2에서는 이중슬릿 실험을 진행하였다. 레이저와 슬릿 사이의 거리는 20cm, 슬릿과 스크린 사이의 거리는 70cm로 고정하였다.

< 중 략 >

III. 결과 분석

1. 배경이론
(1) 회절
빛이 파동의 파장과 비슷한 크기의 구멍이 뚫린 장벽을 통과할 때 장벽 너머에서 빛이 퍼져나간다. 이러한 회절 현상은 구멍 너머로 파동이 장벽을 에워싸는 모양으로 퍼져나가는 모습을 떠올리면 쉽게 이해할 수 있다. 기하광학에서 전자기파를 직선 광선으로 표현하기 때문에 회절 현상을 설명하는 데 한계가 있다. 실제로 직선 광선을 만들기 위해 좁은 슬릿 혹은 여러 개의 좁은 슬릿으로 빛을 통과시키더라도 회절 때문에 실패할 수밖에 없다. 좁은 광선을 만들려고 슬릿을 좁게 만들수록 오히려 회절 현상이 크게 나타난다. 따라서 기하광학은 빛의 경로에 빛의 파장보다 크기가 훨씬 큰 물체가 있는 경우에만 성립한다.

(2) 단일슬릿에 의한 회절
실험 1에서 설계한 단일슬릿 실험은 단생광원이 슬릿을 통과하여 스크린에 회절무늬가 나타나는 것을 확인한 실험이다. 아래의 그림 1에서 두 개의 광선의 파동은 슬릿을 통과하는 순간 동일 파동면 위에 있으므로 슬릿에서 같은 위상을 갖는다. 그러나 첫 번째 어두운 무늬를 만들기 위해서는 두 파동의 위상이 반파장(λ/2)만큼 달라야 하므로 아래쪽 광선이 위쪽 광선보다 스크린에 도달하기 위해 더 긴 거리를 가야 한다.

참고자료

· 일반물리학실험 매뉴얼, 서강대학교 물리학과
· David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, 『Principles of Physics Ⅱ』, 11th edition, WILEY, 2021, p413~446.