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[일반 물리학 실험] 광섬유를 이용한 빛의 속도 측정 결과 보고서

결과보고서광섬유를 이용한 빛의 속도 측정담당교수 :담당조교 :학부:학번 :조번호 :이름 :2) 계산과정빛의 속도1.2.3.상대 오차1.2.3.3) 토의이번 실험은 빛의 속도 측정 장치와 오실로스코프와 광섬유를 이용하여 그래프의 시간차를 구하고 이를 통해 빛의 실험을 구하는 것이다. 이론적인 빛의 속도는 약 300000000m/sec 이지만 이번 실험에서 구한 빛의 속도 평균은 275229357.8m/sec으로 8.26%의 오차가 발생하였다.이 오차가 발생하게 된 원인을 살펴보았다.1. 실험 장치를 잘 조작하여 오실로스코프에 나타나는 그래프의 파형을 좋게 했어야 하는데 그것을 재대로 하지 못하였다.2. 시간차의 측정을 정확히 하지 못하여 오차가 발생하였다. 3번의 실험에서 시간차가 112 ns, 107 ns, 108 ns 었는데 시간차가 100 ns 여야 정확한 결과가 나올 수 있다.3. 미리 준비되어 있던 광섬유의 길이가 정확히 20m가 아니었을 수 있다. 직접 측정하고자른 것이 아니어서 정확히 20m인지 모르겠다. 만약 정확히 20m가 아니었다면 이것도 오차의 원인이 된다.4) 질문(1) 빛은 왜 매질에서 진공 중의 광속보다 느리게 움직일까요?매질에서 빛이 움직일 때는 매질의 분자를 통과해서 가야 하기 때문이다. 진공에서는 그런 것 없이 바로 갈 수 있기 때문에 매질에서 보다 빛의 속도가 빠르다. 참고로 매질 속에서 광속은 이다. 매질에 따라서 빛의 속도가 달라지는 것은 매질의 분자를 지나쳐야 하기 때문입니다(2) 특수상대성 이론의 주요한 가설로 모든 물질의 속도가 광속보다 빠를 수 없다고 하는데 매질 속에서 이 가설은 어떻게 바뀌어야 할까요?특수상대성 이론에선 빛의 속도는 항상 일정하다고 하는데, 매질 속에선 빛의 속도가 줄어든다.5) 실험개선사항실험 기구, 특히 오실로스코프를 잘 조절해서 좋은 그래프가 나오게 해야 겠다. 그래프가 잘 나와야 시간차도 더 정확히 측정할 수 있을 것이다. 그리고 실험의 쓰인 광섬유의 길이도 정확히 측정했으면 더 좋았을 것이다.

자연과학| 2007.12.27| 3페이지| 1,000원| 조회(1,480)

실험, 오실로스코프, 광섬유, 빛의 속도

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[일반 물리학 실험] 일반물리실험] 이중슬릿 - 영의 간섭실험 결과보고서 평가C아쉬워요

2) 계산과정red filter슬릿 11.2.3.슬릿 21.2.3.blue filter슬릿 11.2.3.슬릿 21.2.3.green filter슬릿 11.2.3.슬릿 21.2.3.3) 토의이번 실험은 이중 슬릿을 이용하여 빛의 회절과 간섭 현상을 확인하는 실험이었다.실험 결과를 살펴보면, 파장이 380-770㎚ 인 가시광선 영역을 벗어 난 결과가 있는데 이는 잘못된 것이다. 가시강선 영역의 파장의 범위를 벗어나게 되면 눈에 보이지 않아야 하는데 본 것이기 때문이다. 이런 오류가 생기게 된 원인은 실험할 때 간격을 정확하게 측정하지 못했기 때문이다. 값들이 워낙 미세하였기 때문에 측정을 할 때 어려움이 많았다. 렌즈를 통해서 값을 측정하는데 정확한 값을 골라내기가 힘들었다.4) 질문왜 red filter에 희한 간섭 무늬는 관측이 다른 색의 filter를 통한 간섭보다 쉬울까?간섭 무늬의 관측이 용이하다는 것은 간섭 무늬의 사이가 많이 떨어져 있다는 것을 말한다.앞서 나온 식을 통해 보면 간섭 무늬의 간격과 파장은 비례관계이다.red filter의 빨간색은 파장이 다른색보다 길기 때문에 간섭무늬의 간격이 넓고, 때문에 관측이 용이하다.5) 실험개선사항오차를 줄이기 위해선 간섭 무늬 사이의 간격을 넓게 하여 관측을 쉽게 할 필요가 있다. 관측을 쉽게 하여 측정에서의 오차를 줄일 수 있기 때문이다.간섭 무늬의 간격을 넓게 하는 방법으로는 슬릿 사이의 간격을 줄이는 방법, 슬릿과 스크린 사이의 거리를 크게 하는 방법, 긴 파장을 가진 빛을 사용하는 방법 등 있는데 이번 실험에서 써볼 수 있을만한 방법은 첫 번째와 두 번째이다. 하지만 두 번째 방법에 경우 슬릿과 스크린 사이의 거리가 너무 클 경우 거리가 너무 멀어 보기가 힘들어질 수 있다. 때문에 슬릿과 스크린 사이의 거리를 너무 멀게 할 수는 없다.6) 빛의 입자적 성질을 나타내는 실험* 광전효과 실험실험방법광전효과 실험장치의 정면에서 5 - 10 Cm 떨어진 지점에 백색광원을 설치한다.그림과 같은 회로가 되도록 전압계를 광전효과 실험장치의 단자에 연결한다(광전효과 장치의 내부에는 그림의 회로가 이미 구성되어 있음).광전효과 실험장치의 입구를 두꺼운 종이로 가린다음 백색광을 광전효과 실험장치에 비춘다. 이 상태에서 광전효과 실험장치의 전류계의 눈금이 0을 가리키도록 조절나사를 조정한다.전압계의 눈금이 최소가 되도록 조정한다. 백색광원을 켜서 광전효과 실험장치에 비추면, 전압계의 눈금은 최고치를 넘어설 것이다(전압계의 눈금이 최고값을 넘어가도 전압계가 손상되지 않도록 내부 회로가 구성되어 있음).백색광원에 푸른 색 필터(파장 490 nm)를 끼운 다음, 전류계의 눈금이 0을 가리킬 때까지 전압계의 전압(저지 전압)을 높인다. 전류계의 눈금이 0이 되면. 이 때의 저지 전압을 읽어서 표에 기록한다.녹색(파장 540nm)과 붉은 색(파장 685 nm)의 필터를 이용하여 위의 과정을 반복 한다.얻어진 자료를 이용하여 각 파장의 역수()와 이에 대한 저지 전압과의 관계 그래프를 그린다.그려진 그래프로부터 기울기와 y 축상의 절편값을 구한다.구해진 기울기와 y 축 절편값을 이용하여 Planck 상수 값과 금속의 일함수를 구한다.실험결과 해석① 주어진 금속에 대하여 입사광이 전자를 방출시킬 수 있는 최소의 진동수 가 존재한다. 이것을 한계진동수라 한다. 이는 금속의 종류에 따라 다르다. 만일 어떤 금속에 이 한계 진동수보다 더 낮은 진동수의 빛을 입사시키면 빛의 세기나 비춰준 시간에 관계없이 광전자는 방출되지 않는다.② 어느 금속의 한계 진동수 보다 더 큰 진동수의 빛을 비추면 광전자는 빛을 비추는 세기와 시간에 관계없이 즉각 방출된다.

공학/기술| 2005.04.30| 3페이지| 1,000원| 조회(2,700)

간섭실험, 이중슬릿, 영의, 영의간섭실험, 이중슬릿영의간섭실험

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[일반 물리학 실험] 열의 일당량 측정 결과 보고서 평가B괜찮아요

2) 계산과정◊ 물당량◊ 일당량3) 토의이번 실험은 전기 에너지가열 에너지로 바뀌는 과정에서 일과 열의 관계를 알아보는 실험이다.열 작용으로 발생된 열량을 측정하여 열의 일당량을 측정하는 것이다. 여기서 나온 일당량의 값이 이론적으로는 4.186이 나와야 한다. 하지만 우리가 한 두번의 실험에서 나온 결과는 4.192과 4.458, 평균은 4.325가 나왔다. 이론적 값과 0.139 정도의 차이가 있는 것이다.오차가 발생한 원인을 생각해 보았다. 첫째, 온도가 잘못 측정됬기 때문에 오차가 발생한 것이다. 온도계로 물의 온도를 잰 후 센서로 다시 측정한 다음 LabVIEW에서 온도 축을 조정하여서 온도를 측정하였는데 이 과정에서 오차가 발생했을 것이다. 온도계를 읽는 과정, 온도 축을 조정하는 과정이 정확하게 되지 못하여 오차가 발생했다. 둘쨰, 일당량 구하는 실험에서 어떤 온도가 될 때 까지 기다려야 하는 부분이 있는데 그 온도가 되는 때를 재대로 찾지 못하다 보니 시간t값을 재대로 구하지 못 하였고 그리하여 오차가 발생하였을 것이다. 또 다른 원인으로 물당량 측정 하는 실험이 한 번 끝나면 3분 정도 기다려서 열량계가 상온의 상태가 되게 해야 하는데 그러지 못하고 거의 바로 하였다. 열량계의 온도가 좀 올라간 상태에서 했기 때문에 여기서도 약간의 오차가 발생하였다. 온도가 일정하게 될 때까지 기다려야 하는 부분에서도 마찬가지로 충분히 기다리지 못하고 실험을 하였다.이번 실험에서의 결과값의 이론값과의 오차는 대부분 측정에서 정확하지 못하여 발생한 것이었다.4) 질문1. 전기 제품 중에서 일과 열의 관계로 작동 원리를 이해할 수 있는 것을 생각해 보자.전기 다리미, 전기 난로, 헤어 드라이어, 전기 밥솥 등.전기 에너지를 열에너지로 변화시켜 사용한다.2. 열의 일당량을 측정할 수 있는 다른 방법으로는 어떠한 것들이 있을까?추가 낙하할 때 회전 날개에 한 일 W(J)를 구하고 통 속의 물의 질량과 온도의 변화를 측정하여 발생한 열량Q(kcal)를 계산하여 일과 발생한 열량 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.W=JQ 의 식에서 비례 상수 J를 열의 일당량이라고 한다.5) 실험개선사항이번 실험에서 처음으로 백금 센서를 이용하여 온도를 측정해 보았는데 이 기구를 처음 써보았다. 그래서 이 기구를 다루는데 익숙하지 못 하였고 LabVIEW 프로그램에서 값을 조정하는 것도 정확히 하지 못하였다. 다음엔 실험전에 실험기구의 사용법을 미리 알아와서 실험 때 재대로 사용하면 더 좋은 결과를 낼 수 있을 것이다. 그리고 이번 실험에서 얼마간 기다려야 하는 때가 많았는데 충분히 기다리지 못하였다. 다음엔 시간의 여유를 갖고 충분한 시간을 기다려서 재대로 된 실험 결과가 나오게 해야겠다.

공학/기술| 2005.04.30| 2페이지| 1,000원| 조회(3,649)

일당량, 열의일당량, 열의일당량측정, 열의

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구심력 측정 결과보고서 평가C아쉬워요

1) 계산과정◈ k 구하기◈ 구심력 구하기2) 토의이번 실험의 목적은 회전하는 물체의 질량, 궤도 반지름에 따른 구심력과 복원력의 크기를 비교하는 것이었다.궤도반지름이 커질수록 구심력이 커지며, 주기가 작을수록 구심력이 커진다.이번 실험에서 이론적으로는 탄성력의 값과 구심력의 값이 같아야 하지만 실험에서는 많은 오차가 발생하였다. 탄성력의 값과 구심력의 값이 같지 않고 오차가 생기게 된 요인에는 어떤 것들이 있는지 생각해보았다.용수철의 길이변화 값인 x값을 구할 때 정확히 측정하지 못하여 오차가 발생하였을 것이다. 같은 용수철을 가지고 했음에도 불구하고 용수철 상수 k의 값이 다르게 나온 것을 보면 분명 이 때 오차가 있었음을 알 수 있다.회전 시 길이를 측정할 때도 정확한 측정을 하지 못하여 오차가 발생했다. 회전하는 것을 눈으로 보고 길이를 측정하였으므로 정확하지 못했다.실험에서 두 용수철은 같은 용수철상수를 가지고 있어야 하지만 완전히 같은 용수철 상수를 가진 용수철이 아니었기 때문에 오차가 발생했다.3) 실험개선사항 및 실험후기같은 용수철 상수를 가진 용수철이 미리 준비되어있었으면 더 좋았을 것이다. 일일이 용수철마다 측정하여 완전히 같은 용수철 상수를 가진 것을 찾아내기가 쉽지 않았다. 그리고 이번 실험에서 구심력의 값과 탄성력의 값이 같지않고 오차가 생기게 된 가장 큰 원인이라 할 수 있는 측정에서의 오차를 줄이고 더 정확히 측정할 수 있게 해야되겠다.구심력은 고등학교 때부터 배웠지만 이론적인 부분만 배우고 공식만 배웠을 뿐 직접 실험을 한 경우는 없었다. 이번 실험을 통해 그 동안 배워왔던 구심력의 이론적인 부분을 눈으로 확인할 수 있어서 좋았다.

자연과학| 2004.10.07| 2페이지| 1,000원| 조회(1,371)

구심력, 구심력측정

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선형 공기부상궤도를 이용한 등가속도 운동 실험 결과보고서

2) 계산과정속도 v는이므로 스크린의 길이에 0.1m를, 지나갈 때 걸린 시간에 실험에서 구한 시간을 대입하여 구한다.(1) 운동량 보존 법칙충돌 전의 총 선운동량충돌 후의 총 선운동량(운동량 보존 법칙에 따라 p와 p’의 값은 같아야 한다.)EX) 291*0.35+294*0=96.68(2) 역학적 에너지: 탄성 충돌충돌 전의 총 운동에너지충돌 후의 총 운동에너지(탄성충돌일 경우 K와 K’의 값이 같아야 한다.)EX)(3) 반발 계수반발 계수(완전 탄성 충돌의 경우 e=1, 완전 비탄성 충돌의 경우 e=0이다.)EX)3) 토의이번 실험은 두 글라이더를 충돌시켜 충돌 전과 충돌 후의 운동량과 운동 에너지를 구하고 이를 통해 운동량 보존 법칙과 운동 에너지 보존 법칙를 확인하는 것이 목적이었다.하지만 충돌 전과 충돌 후의 운동량과 운동 에너지가 어느 정도 비슷하였으나 이론상과는 다르게 똑같지는 않았다. 특히 운동 에너지의 경우는 충돌 전과 충돌 후의 값이 생각보다 많이 컸다. 그리고 탄성계수의 값도 완전 탄성 충돌이라면 1이 나와야 하지만 완전한 1이 나온 경우는 없었다. 탄성계수가 1이 넘는 경우도 나왔다.이번 실험에서 오차가 나온 원인들을 생각해보고 정리해보았다.1) 측정결과 탄성계수가 1이 나오지를 않았다. 이는 실험에서의 충돌이 완전 탄성 충돌이 아니었다는 것을 뜻한다. 때문에 운동에너지가 100% 보존되지 못 하였고 오차가 발생하였다.2) 선형 공기 부상궤도가 지표면과 수평을 이루지 못하고 기울어져 있어 한쪽 방향으로 가속도가 작용하게 되어 오차가 생겼다. 충돌 실험 전에 수평을 맞추려 노력했으나 완전한 수평을 맞추지는 못 했을 것이다.3) 선형 공기부상궤도와 글라이더 사이에 마찰이 있어서 오차가 생겼다. 교재에 “실험 목적”부분을 보면 마찰이 거의 없는 선형 공기부상궤도라는 말이 나와있다. 하지만 실제로는 마찰이 없을 수는 없다. 선형 공기부상궤도와 글라이더 사이에 생긴 마찰이 결과에 영향을 미친 것이다.4) 글라이더가 운동할 떄 생기는 공기의 마찰력으로 인해 오차가 생겼다.5) 추의 무게와 스크린의 길이를 재면서 생길 수 있는 측정의 오류로 인해 오차가 생겼다.6) 첫번째 실험에 경우 m1과 m2의 값이 완전히 일치하지 않아 오차가 생겼다.4) 질문1.식(1)과 식(2)를 mA=mB=m과 vA=v, vB=-v로 놓고 풀면 vA’=v, vB’=-v도 해가 됨을 알 수 있다. 이 해의 물리적 의미는 무엇인가?v값인 속도는 물리적으로 볼 때 방향을 가지고 있는 벡터 값이다.물체가 충돌하게 되면 충돌전의 탄성 충돌에 의해 운동방향과 반대인 방향으로 운동하게 되어 –값이 된다. 때문에 해가 될 수 있다.2. 만약 [충돌1], [충돌2]를 동전 대신에 당구공으로 할 경우 복잡한 묘기 당구 현상 역시 식(1)~(4)만으로 설명할 수 있겠는가? 설명할 수 없다면 고려해야 하는 새로운 물리적 원리는 무엇이라고 생각하는가?설명할 수 없다.식(1)~(4)는 운동량 보존 법칙, 운동 에너지 보존 법칙, 반발 계수를 나타내는 식이다. 하지만 이 식들만으로는 묘기 당구를 설명 할 수 없다. 묘기 당구에서 공은 병진 운동만 하는 것이 아니라 회전 운동도 하기 때문에 이를 고려해야만 한다. 식(1)~(4)만으로는 이것들을 다 계산할 수 없다.5) 실험개선사항이번 실험에서는 측정하는 값과 계산해야 하는 값이 모두 많았다. 측정한 시간도 소수점 단위의 초였기 때문에 더욱 정밀함이 요구되는 실험이었다. 첫번째 실험에서 m1과 m2의 값을 같게 해줬어야 하는데 추들의 무게가 일정하지 않아 질량을 맞추는 데 어려움이 있었다. 적은 수의 저울을 여럿이 쓰려다 보니 시간도 부족하여 정확히 질량을 맞추지 못 하였다. 두 질량을 정확히 같게 했다면 오차가 더 줄었을 것이다. LAT의 평행을 맞추는 것도 더 정확히 해야 할 것이다.운동량과 운동 에너지의 보존에 대해 알 수 있던 실험이었다. 구한 운동에너지의 값이 이론적인 값과 차이가 많이 났던 점은 다소 아쉬웠다.

자연과학| 2004.10.07| 3페이지| 1,000원| 조회(1,927)

선형공기부상궤도, lat, 공기부상궤도, 등가속도 운동 실험

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