[광학]리플 탱크 실험

소개

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목차

1)실험목적
2)실험이론
3)실험장치
4)실험방법
5)실험자료
6)결과분석
7)참고 도서, 사이트

본문내용

1)실험 목적
잔물결통(Ripple tank)을 이용하여 발생하는 수면파의 회절을 관찰하고 이로부터 파장을 측정한다.
2)실험 이론
회절은 가까운 거리에 있는 광원으로부터 방출되는 파동의 행동 또는 가까운 곳에 있는 어퍼쳐에 퍼져나가 전파되는 파동의 성질이다. 하지만 광파가 공간을 구불거리면서 전파하여 가는 것을 우리 눈으로는 관찰하기 어렵다. 우리가 마치 넓은 바다에서 물결을 내려다보듯 파면이 보인다고 상상은 할 수 있다. 그래서 우리는 실험을 할 때는 물을 가지고 하는 것이다. 수면을 위에서 본 모습이 파동광학에 관한 개념들을 설명하는데 가장 유용하기 때문이다.
회절은 간섭과는 달리 점광원들의 연속적 분포에서 방출된 무한한 파동들 사이의 간섭의 결과이다. 호이겐스는 파동의 전파와 회절을 이해하는 방법을 제시하였으며 나중에 프레즈넬은 호이겐스 원리를 수정하였다. 호이겐스는 ‘빛의 파면은 임의 점에서 파동의 진폭은 모든 작은 파동들의 진폭의 중첩이며 진폭의 크기와 위상을 계산할 수 있다.’ 하였으며, 프레즈넬은 ‘파면은 임의 점에서 파동의 진폭은 모든 작은 파동들의 진폭의 중첩이며 진폭의 코기와 위상을 계산할 수 있다.’고 주장하였다.
회절을 이해하는 방법은 구면파 기술에 기초를 두고 있다. 구면파는 구의 반경을 따라 진행하는 파동이다. 모든 공간에서 파 벡터는 위치벡터에 수직하므로 이며, 여기서 k는 파수이며 r은 임의의 반지름 방향의 길이이다. 또한 파면의 면적은 으로 증가하나 중심에서 광원에 의해 방출되는 파워는 일정하다. 따라서 빛의 세기(파워/면적)는 에 비례하여 감소하게 된다. 이므로 진폭 Ψ는 에 비례하여야 한다. 수학적으로
또는 으로 표현된다.
빛이 열린 문을 지나 어두운 방에 들어가는 것과 같이, 파동이 열린 구멍을 통과할 때 어떤 일이 일어나겠는가? 빛의 경우 방바닥에 출입구 가장자리의 선명한 그림자를 볼 거라고 예상할 수 있고, 빛이 문의 모퉁이를 돌아서 방의 다른 곳에 들어갈 것이라고는 생각되지 않는다. 소리가 문을 통과할 경우에는 방안의 어디서든 소리를 들을 것으로 기대할 수 있다. 이 경우 음파들과 광파들의 사이에 어떤 차이가 있을까? 답은 빛은 그 파장이 매우 짧아서 광선처럼 행동하며 음파는 그 파장이 문과 비슷한 크기이므로 모퉁이를 돌아가게 된다는 것이다.
프레즈넬 회절에서 파면은 어퍼쳐와 스크린에서 구면이다. 따라서 수학적 접근은 매우 복잡하지만 회절파를 어퍼쳐 근처에서 정확히 기술할 수 있다

참고자료

· -사이트-
· http://i-science.hs.kr/cyber/Phy_Home/물리탐구/물리탐구/물리....
· http://heebok.kongju.ac.kr/experiment/optics/lw5.html
· http://imagesearch.naver.com/search.naver?where=idetail&query=%B4%DC%C0%CF%20%BD%BD%B8%B4&a=pho_l&r=1&ad=0&fr=0&to=0&so=0&u=http%3A%2F%2Fimagebingo.naver.com%2Falbum%2Fimage_view.htm%3Fuser_id%3Dgksska88%26board_no%3D35066%26nid%3D8993
· http://imagesearch.naver.com/search.naver?where=idetail&query=%C8%A3%C0%CC%B0%D5%BD%BA%20%BF%F8%B8%AE&a=pho_l&r=1&ad=0&fr=0&to=0&so=0&u=http%3A%2F%2Fimagebingo.naver.com%2Falbum%2Fimage_view.htm%3Fuser_id%3Dgksska88%26board_no%3D35066%26nid%3D9020
· -책-
· 대학물리학 (광림사) 649p~654p, 기초광학 (斗陽社) 133p~ 136p, 광학(제주대학교 출판부) 152p~159p