회절·간섭을 이용한 빛의 파장 측정 D 실험실.

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1 회절·간섭을 이용한 빛의 파장 측정 D 실험실

2 1. 목 적 단일 슬릿에 의한 빛의 회절현상 과 이중 슬릿에 의한 간섭현상 을 관찰함으로써 빛의 파동성을 실험적으로 증명하고 이 실험으로부터 빛의 파장을 구한다. < 파동의 회절현상 > < 파동의 간섭현상 >

3 2. 기 구 광학대 렌즈홀더 레이저 단일슬릿 이중슬릿 흰색 스크린 줄자

4 3. 이 론 1) 회절이란? 빛이나 소리 같은 파동이 작은 구멍이나 날카로운 모서리 부분에서 평면파가 아닌 구면파 처럼 퍼지는 현상을 회절현상이라 한다. 평면파 간격 (a) (b) 구면파 슬릿의 간격(a)이 입사된 빛의 파장( ) 보다 큰 경우 슬릿을 통과한 회절무늬는 평면파를 형성한다. -슬릿 간격(a)>매질의 파장( ) 슬릿의 간격(b)이 입사된 빛의 파장( ) 보다 작은 경우 슬릿을 통과한 회절무늬는 구면파를 형성한다. -슬릿 간격(a)<매질의 파장( )

5 < 두 개의 파동이 진행했을 경우 >
3. 이 론 2) 간섭이란? 어떤 조건 하에서 광파들이 결합하면, 서로를 강하게 또는 약하게 만드는 현상. < 두 개의 파동이 진행했을 경우 > 보강간섭 상쇄간섭 서로 같은 경우 서로 다른 경우 위상 보강간섭 상쇄간섭

6 3. 이 론 A B C 단일 슬릿을 이용한 회절 간섭 <단일슬릿의 극소조건> 스크린 P m = 2 슬릿 m = 1
θ d L p0 P X 스크린 슬릿 m = 2 m = 1 θ m = 1 λ m = 2 <슬릿의 폭이 인 단일 슬릿에 의한 회절무늬> : 단일 슬릿의 폭 : 극소까지의 거리 : 스크린까지의 거리 : 슬릿과 무늬 사이의 각도 : 차수 <단일슬릿의 극소조건>

7 3. 이 론 영(Young’s)의 이중슬릿실험 파장 인 광이 단일 슬릿(S0)에 입사되면, 이중 슬릿 S1과 S2을 통과하여 스크린에 간섭무늬가 나타난다.

8 3. 이 론 두 슬릿을 통과한 빛의 경로차가 0 이거나 입사광 파장의 정수배일 때 보강간섭이 일어난다.
S S1 S2 θ Q L O P X 밝기 두 슬릿을 통과한 빛의 경로차가 0 이거나 입사광 파장의 정수배일 때 보강간섭이 일어난다. 따라서 단일슬릿의 폭, 회절무늬 사이의 간격, 단일슬릿과 스크린 사이의 거리를 측정하면 빛의 파장을 구할 수 있다. 또한 파장이 길수록, 단일슬릿과 스크린 사이의 거리가 멀수록, 단일슬릿의 폭이 좁을수록 회절무늬 사이의 간격은 넓어진다. 즉, 회절이 잘 일어나는 것이다. 이밖에도 작은 구에 의해 형성된 회절무늬와 면도날의 회절무늬 등이 있다. 두 슬릿을 통과한 빛의 경로차가 반파장 일 때 소멸간섭이 일어난다.

9 4. 실험방법

10 5. 주의사항 1) 파장을 계산할 때 숫자의 지수 단위 환산에 주의한다.
2) 단일 슬릿을 사용한 회절실험에서는 극소점의 위치를 측정하고, 이중 슬릿을 사용한 간섭실험에서는 극대점의 위치를 측정한다. 3) 레이저 사용 시, 고정되어 있는 레이저를 분리시키지 않는다. (레이저의 세기가 강하여 실명위험이 있음)