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단일슬릿에의한회절-결과

실험 6. 단일실틈(single slit)에 의한 회절◇ 목적실틈 폭의 변화에 따라 회절무늬가 변화되는 모양을 관찰하여 회절 성질을 이해한다.◇ 개요평행파를 작은 틈이 있는 물체로 차단하면 틈의 안쪽 부분을 통과하는 파는 평행파로 통과하고 가장자리를 따라 많은 점광원이 있는 것으로 취급하여 회절현상을 설명할 수 있다. 작은 틈이 원형이 아니고 긴 실틈이 라면 폭이 좁은 쪽으로는 점파원에 의한 구면파의 성질이 크고 폭이 넓은쪽으로는 평행파의 성질이 강하여 거의 회절되지 않는 것을 알 수 있다. 따라서 틈의 폭이 좁으면 좁을수록 회절현상을 뚜렷이 볼 수 있다. 긴 실틈에 의한 회절현상은 작은 점광원들이 실틈을 따라 나란히 배열되 있고 이들에 의해 만들어진 구면파들이 중첩한 결과로 설명된다.슬릿을 통과한 빛이 입사 방향과 각 θ가 되는 방향으로 회절하는 경우에 대하여 생각하여 보자.그림(a)는 반파장 단위로 구간을 나누면 두 구간으로, 그림(b)는 세 구간으로 나뉘어진다.각 구간에서 나오는 빛은 인접한 구간과 반파장의 위상차가 있으므로, 서로 만나 상쇄된다.그림(a)는 짝으로 이루어진 두 구간의 빛이 서로 만나서 상쇄되어 어두운 무늬가 만들어진다. 이렇게 짝수로 나뉘어진 구간은 어두운 무늬가 된다.짝이 맞지 않는 그림(b)는 세 구간 중 두 구간은 서로 만나 상쇄되고, 짝이 없는 한 구간의 빛이 남아서 밝은 무늬를 만들게 된다. 이렇게 홀수로 나뉘어진 구간은 밝은 무늬가 된다.d sinθ=(2m+1)λ/2 는 반파장의 홀수개 ∴밝은 무늬d sinθ=(2m)λ/2는 반파장의 짝수개 ∴어두운 무늬m=1, 2, 3...스크린상의 중앙은(m=0) 밝은 무늬가 되고 중앙에서 멀어 질수록 무늬의 밝기는 흐려진다. 하지만 가운데 부분은 회절이 아니고, 직진에 의한 것이다.빛이 회절하지 않고 직진만 한다면 가운데 밝은 빛만 보여야 하는데, 벽면 뒤에 해당하는 지역에서도 밝은 무늬가 나타나는 것은 파동이 옆으로 퍼진 것을 나타낸다. 이렇게 파동이 옆으로 퍼지는 현상을 설명하는 것이 회절이다.◇ 실험방법▶ 필요부품 : 광선대, 레이저, 회절실틈판, 얇은막잡게, 가변잡게, 보조스크린▶ 실험순서1) 그림과 같이 부품을 정열하고 실험실을 가능하면 어둡게한다.스크린단일실틈판레이져각도판2) 회절실틈판과 스크린 사이의 간격은 1m이상으로 띄운다.3) 레이저를 켜고 왼쪽 제일 작은 실틈을 통과하여 스크린상에 회절무늬가 나타나도록 조절한다.4) 스크린상에 나타난 무늬의 모양과 밝기를 관찰하고 기록한다.5) 실틈의 크기를 증가시키면서 스크린상에 나타난 무늬의 밝기와 모양의 변화를 관찰하고 기록한다.: 실틈의 크기가 증가될수록 회절되는 전체폭은 감소, 회절무늬의 밝기는 밝아지고, 회절무늬의 수는 증가하며, 회절무늬의 간격은 좁아졌다.▶ 참조 : 회절판의 제작시 실틈에서 일어나는 회절 때문에 실큼사이의 간격은 일정하지만, 실제 실틈의 폭은 주어진 값보다 크게 된다. 실틈폭과 실츰간격을 나타내는 1단위의 크기는 0.043933mm이다.♣ 표 6.1. 실틈의 간격 변화에 따른 간섭무늬 변화크기밝기수간격전체 폭24816◇ 질문1) 실틈의 폭이 증가될수록 회절되는 전체폭에 어떠한 변화가 있는가?(실틈의 폭이 증가될수록 회절되는 전체의 폭은 감소한다. )2) 실틈의 폭이 증가될수록 회절무늬의 밝기에 어떠한 변화가 있는가?

공학/기술| 2012.01.13| 2페이지| 1,000원| 조회(772)

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단일슬릿에의한회절-예비

실험 6. 단일실틈(single slit)에 의한 회절◇ 목적실틈 폭의 변화에 따라 회절무늬가 변화되는 모양을 관찰하여 회절 성질을 이해한다.◇ 개요평행파를 작은 틈이 있는 물체로 차단하면 틈의 안쪽 부분을 통과하는 파는 평행파로 통과하고 가장자리를 따라 많은 점광원이 있는 것으로 취급하여 회절현상을 설명할 수 있다. 작은 틈이 원형이 아니고 긴 실틈이 라면 폭이 좁은 쪽으로는 점파원에 의한 구면파의 성질이 크고 폭이 넓은쪽으로는 평행파의 성질이 강하여 거의 회절되지 않는 것을 알 수 있다. 따라서 틈의 폭이 좁으면 좁을수록 회절현상을 뚜렷이 볼 수 있다. 긴 실틈에 의한 회절현상은 작은 점광원들이 실틈을 따라 나란히 배열되 있고 이들에 의해 만들어진 구면파들이 중첩한 결과로 설명된다.슬릿을 통과한 빛이 입사 방향과 각 θ가 되는 방향으로 회절하는 경우에 대하여 생각하여 보자.그림(a)는 반파장 단위로 구간을 나누면 두 구간으로, 그림(b)는 세 구간으로 나뉘어진다.각 구간에서 나오는 빛은 인접한 구간과 반파장의 위상차가 있으므로, 서로 만나 상쇄된다.그림(a)는 짝으로 이루어진 두 구간의 빛이 서로 만나서 상쇄되어 어두운 무늬가 만들어진다. 이렇게 짝수로 나뉘어진 구간은 어두운 무늬가 된다.짝이 맞지 않는 그림(b)는 세 구간 중 두 구간은 서로 만나 상쇄되고, 짝이 없는 한 구간의 빛이 남아서 밝은 무늬를 만들게 된다. 이렇게 홀수로 나뉘어진 구간은 밝은 무늬가 된다.d sinθ=(2m+1)λ/2 는 반파장의 홀수개 ∴밝은 무늬d sinθ=(2m)λ/2는 반파장의 짝수개 ∴어두운 무늬m=1, 2, 3...스크린상의 중앙은(m=0) 밝은 무늬가 되고 중앙에서 멀어 질수록 무늬의 밝기는 흐려진다. 하지만 가운데 부분은 회절이 아니고, 직진에 의한 것이다.빛이 회절하지 않고 직진만 한다면 가운데 밝은 빛만 보여야 하는데, 벽면 뒤에 해당하는 지역에서도 밝은 무늬가 나타나는 것은 파동이 옆으로 퍼진 것을 나타낸다. 이렇게 파동이 옆으로 퍼지는 현상을 설명하는 것이 회절이다.◇ 실험방법▶ 필요부품 : 광선대, 레이저, 회절실틈판, 얇은막잡게, 가변잡게, 보조스크린▶ 실험순서1) 그림과 같이 부품을 정열하고 실험실을 가능하면 어둡게한다.스크린단일실틈판레이져각도판2) 회절실틈판과 스크린 사이의 간격은 1m이상으로 띄운다.3) 레이저를 켜고 왼쪽 제일 작은 실틈을 통과하여 스크린상에 회절무늬가 나타나도록 조절한다.

공학/기술| 2012.01.13| 2페이지| 1,000원| 조회(406)

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얇은막에의한간섭 평가A+최고예요

실험 12. 얇은막에 의한 간섭◇ 목적얇은막의 앞면과 뒷면에서 일어나는 반사에 의한 간섭효과를 관찰하고 이해한다.◇ 개요물위에 떨어진 기름막을 바라보던가 비누방울을 바라보면 아름다운 무지개 색을 볼 수 있다. 이것은 얇은 투명한 막이 앞면과 뒷면으로부터 반사되는 빛이 서로 간섭하여 만든 결과이다.빛이 공기에서 얇은 막으로 입사할 때 일부는 막의 윗면에서 반사되고, 일부는 투과한 후 막의 아랫면에서 반사된다. 이렇게 막의 윗면과 아랫면에서 각각 반사된 두 빛이 간섭을 일으켜서 간섭무늬가 나타난다. 이때 막의 윗면에서 반사된 빛은 고정단 반사처럼 위상 변화가 반파장만큼 일어나고, 막의 아랫면에서 반사된 빛은 위상 변화가 없다. 따라서 빛이 공기에서 굴절률이 n인 얇은 막으로 입사될 때에는 이중슬릿에 의한 간섭무늬와는 반대로 광로차(2ndcosθ)가 반파장의 짝수배가 되면 상쇄간섭(어두운 무늬)이 나타나고, 반파장의 홀수배가 되면 보강간섭(밝은 무늬)이 나타난다.얇은 막에 의한 간섭무늬는 막의 두께에 따라 다른 색이 나타나며, 가장 얇은 막에 의하여 생기는 검은색으로부터 가장 두꺼운 막에 의해 생기는 붉은색에 이르기까지 여러 가지의 색들이 나타난다.△CDD'는 두 밑각이 같아서 이등변 삼각형 ∴CD=CD'? 광로차 EC+CD=EC+CD'=ED'??∴(단,θ는 굴절각이다.)(1)1매질은 공기, 2매질은 기름, 3매질은 물이고, 굴절률은 2매질인 기름이 제일 크다. n₁< n₂ >n₃D에서 반사되는 것은 기름이 더 밀하므로 고정단과 비슷하여 위상이 반파장 변하고, C에서 반사되는 것은 물이 더 소하므로 자유단과 비슷하여 위상의 변화가 없다.그래서 더 멀리가는 파동은 경로차의 길이가 가 되어야 같은 위상으로 두 파동이 만나 보강간섭하게 된다.?(밝음),??? ?(어두움)EC+CD는 막속에서 간 거리이므로 이 때 파장은 매질2에서의 파장 λ₂이다.우리가 말하는 파장은 공기 속에서의 파장(λ)이므로 그것으로 환산하면에서 이다.∴ (밝음)??m=0, 1, 2, 3...??(어두움) m=1, 2, 3...(얇음 막에 의한 간섭에서 경로차가 없을 수 없기 때문에, 경로차가 없다는 뜻의 m=0는 제외시켰음)(2)1매질은 공기, 2매질은 막, 3매질은 유리인 무반사 렌즈를 생각해 보자. 그러면 굴절률은 3매질인 유리가 제일 크다. n₁< n₂< n₃D에서 반사되는 것은 막이 더 밀하므로 고정단과 비슷하여 위상이 반파장 변하고, C에서 반사되는 것도 유리가 더 밀하므로 고정단과 비슷하여 위상이 반파장 변한다. 이렇게 둘 다 반파장의 위상 변화가 있기 때문에, 위상차는 경로차 ED'=2dcosθ에만 관계한다.그래서 더 멀리가는 파동은 경로차의 길이가 mλ₂가 되면 같은 위상으로 두 파동이 만나 보강 간섭하게 된다.∴(밝음) m=1, 2, 3...(얇음 막에 의한 간섭에서 경로차가 없을 수 없기 때문에, 경로차가 없다는 뜻의 m=0는 제외시켰음)? (어두움)??m=0, 1, 2, 3...?◇ 실험방법▶ 필요부품 : 광선대, 레이저, 광선확대렌즈, 각도판, 가변잡게, 얇은막 잡게, 얇은 유리판, 보조스크린▶ 실험순서① 얇은막 잡게에 얇은 유리판을 끼우고 조심스럽게 조여 고정한다.

공학/기술| 2012.01.13| 2페이지| 1,000원| 조회(1,311)

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단일구멍에의한회절-예비

실험 5. 단일구멍에 의한 회절◇ 목적평행광이 조그만 구멍을 통과한 후 맺혀지는 모양을 관찰하여 빛의 회절현상을 이해한다.◇ 개요파동이 진행할 떄 호이겐스의 원리에 의하면 한 파동이 이루어지면 그 파동면 상에 무수한 점파원이 있고 이 점파원들이 형성한 구면파의 간접에 의하여 진행되어 나가는 다음 파동면이 결정된다. 균일하게 나가던 평행광의 일부분이 불투명한 물체에 의해 차단되면 물체를 바로 지나간 유한한 파동명상에 새로운 점광원이 있고 이들에 의해서 진행된 다음 광파가 결정된다. 새로운 광을 평행으로 직진하지 않고 물체의 그림자 안으로 퍼져 들어 간다. 이와 같이 그림자 안으로 퍼져들어가는 현상을 회정이라 한다. 그 뿐만아니라 여러개의 호이겐스 점파원이 겹치게되는 물체의 그림자 앞부분에 밝고 어두운 다양한 무뉘가 형성되는데, 이 때 나타나는 무늬를 회절무늬라 한다.회절무늬의 크기는 파장과 스크린까지의 거리에 비례하고 구멍의 크기에 반비례한다.◇ 실험방법▶ 필요부품 : 광선대, 레이저, 광선확대렌즈, L렌치, 회절구멍판 , 얇은막잡게, 가변잡게, 각도판, 보조스크린▶ 실험5.1 불투명한 물체에 의한 회절① 그림과 같이 부품들을 배열하고 실험실을 가능하면 어둡게한다.② 얇은막잡게에 L렌치를 수직으로 세워 고정하고 가변잡게에 끼워넣는다. 보조스크린은 대략 50cm이상으로 뗀다.③ 레이져를 켜고 광선을 확대하고 얇은막잡게를 조정하여 L렌치가 광선의 가운데 위치하도록 정렬한다.④ 스크린상에 나타는 무늬의 크기와 모양을 관찰하고 기록한다.▶ 실험5.2 작은 구멍에 의한 프라운호퍼회절① 그림과 같이 부품을 배열한다.② 얇은막잡게에 회절구멍판을 넣어 고정하고 가변갑게를 끼워 넣는다. 회절구멍과 스크린사이의 간격을 대략 1m 이상으로 뗀다.

공학/기술| 2012.01.13| 1페이지| 1,000원| 조회(254)

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단일구멍에의한회절-결과

실험 5. 단일구멍에 의한 회절◇ 목적평행광이 조그만 구멍을 통과한 후 맺혀지는 모양을 관찰하여 빛의 회절현상을 이해한다.◇ 개요파동이 진행할 떄 호이겐스의 원리에 의하면 한 파동이 이루어지면 그 파동면 상에 무수한 점파원이 있고 이 점파원들이 형성한 구면파의 간접에 의하여 진행되어 나가는 다음 파동면이 결정된다. 균일하게 나가던 평행광의 일부분이 불투명한 물체에 의해 차단되면 물체를 바로 지나간 유한한 파동명상에 새로운 점광원이 있고 이들에 의해서 진행된 다음 광파가 결정된다. 새로운 광을 평행으로 직진하지 않고 물체의 그림자 안으로 퍼져 들어 간다. 이와 같이 그림자 안으로 퍼져들어가는 현상을 회정이라 한다. 그 뿐만아니라 여러개의 호이겐스 점파원이 겹치게되는 물체의 그림자 앞부분에 밝고 어두운 다양한 무뉘가 형성되는데, 이 때 나타나는 무늬를 회절무늬라 한다.회절무늬의 크기는 파장과 스크린까지의 거리에 비례하고 구멍의 크기에 반비례한다.◇ 실험방법▶ 필요부품 : 광선대, 레이저, 광선확대렌즈, L렌치, 회절구멍판 , 얇은막잡게, 가변잡게, 각도판, 보조스크린▶ 실험5.1 불투명한 물체에 의한 회절① 그림과 같이 부품들을 배열하고 실험실을 가능하면 어둡게한다. 스크린회절구멍판레이저각도판② 얇은막잡게에 L렌치를 수직으로 세워 고정하고 가변잡게에 끼워넣는다. 보조스크린은 대략 50cm이상으로 뗀다.③ 레이져를 켜고 광선을 확대하고 얇은막잡게를 조정하여 L렌치가 광선의 가운데 위치하도록 정렬한다.④ 스크린상에 나타는 무늬의 크기와 모양을 관찰하고 기록한다.: L렌치 가운데를 통과한 광선이 스크린에 나타날 때 L렌지 가장자리부분에서 회절이 발생하여 실제 L렌치 음영 안쪽까지 광선의 무늬가 나타남을 관찰할 수 있다. 그 무늬는 직선이다.▶ 실험5.2 작은 구멍에 의한 프라운호퍼회절① 그림과 같이 부품을 배열한다.② 얇은막잡게에 회절구멍판을 넣어 고정하고 가변갑게를 끼워 넣는다. 회절구멍과 스크린사이의 간격을 대략 1m 이상으로 뗀다.③ 광선확대렌즈는 제거하고 레이져를 견다. 얇은막잡게를 움직여 제일 작은 원향 구멍을 통과하도록 정렬한다.④ 스크린상에 나타난 무늬의 크기와 모양을 관찰하고 기록하낟.⑤ 구멍이 크기를 증가시키면서 스크린상에 나타난 무늬의 크기와 모양의 변화를 관찰하고 기록한다.⑥ 원형구멍을 직사각형, 정사각형, 삼각형으로 교체하고 실험을 되풀이한다.⑦ 회절판과 스크린 사이의 간격을 변화시키면서 회절무늬의 변화를 관측하고 기록한다.♣ 표 5.1. 회절무늬 모양과 크기원형정사각형직사각형삼각형모양크기모양크기모양크기(가로/세로)모양크기1원형0.6정사각형0.5직사각형0.5/0.2삼각형0.52원형0.3정사각형0.5직사각형0.3/0.1삼각형0.33원형0.15정사각형

공학/기술| 2012.01.13| 2페이지| 1,000원| 조회(513)

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