일반물리학실험 마이켈슨간섭계 예비레포트

소개글

일반물리학실험 마이켈슨간섭계 예비레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 기구 및 장치
4. 실험방법

본문내용

이가 있다면 아래의 스크린에 어떤 무늬를 볼 수 있을까? 그럼 4에서 보이는 것처럼 앞뒤로 약간의 차이가 있는 두 지점에 간섭성이 있는(이를 가간섭성의 빛이라 한다) 점광원이 있을 때 스크린에는 간섭 무늬가 원형으로 나타날 것이다.
한편 마이크로미터를 돌려서 거울 1을 앞뒤로 이동시키면 스크린에 비추어지는 원형의 무늬는 안으로 오므라들든지 아니면 커지면서 밖으로 이동할 것이다. 마이크로미터의 움직인 거리를 눈금으로 측정하고 이 때 오므라들어 소멸되는(혹은 가운데서 발생되는) 원형 무늬의 개수를 세어주면 이것들로부터 레이저의 파장을 구할 수 있을 것이다.
마이크로미터가 움직인 거리를 d라하고 무늬의 소멸(발생) 개수를 N이라 하자. 그러면 허광원 의 이동거리는 거울의 이동거리의 두배가 되어서 2d이다.
(a)
(a)식으로부터 레이저의 파장을 정확하게 측정할 수 있다.
빛의 파장은 회절 격자나 파브리-페로(Fabry-Perot)간섭계로 훨씬 더 정밀하게 측정할 수 있다. 그래서 마이켈슨 간섭계는 매질 속에서 빛의 속도를 구하여 그 매질의 온도 분포를 측정하거나, 물체의 미소한 이동거리를 정밀하게 측정하는데 주로 쓰인다.
*간섭무늬
그림 3에서의 (a)와 (b)가 겹쳐서 간섭무늬가 형성되어 있다. 원형으로 퍼져 나가는 파가 실제로는 구면파이기 때문에, 오른편에 스크린이 수직으로 놓여 있으면 가운데가 밝고 무늬가 동심원인 간섭무늬가 생긴다. 그러나 두 파원 중 하나를 이동시켜 둘 사이의 거리를 변화시키면 무늬는 오무러들거나 커져나간다. 그림에서 두 파원 사이의 거리가 파장의 정수배이어서 가운데에 밝은 무늬가 생긴다.
3. 기구 및 장치
마이켈슨 간섭계 set, 적색 레이저 (650 nm), 레이저받침틀
4. 실험방법
① 그림과 같이 마이켈슨 간섭계의 각 부속을 조립한다. 조립나사는 플라스틱재질이므로 과도
하게 힘을 주어 고정하지 않도록 하며 방향을 유의하여 조립한다(기구없이 손으로 조립).
② 레이저의 전원을 켜고 레이저광이 각 거울의 중심에 수직이 되도록 레이저의 위치를 조절
한다.
③ 스크린에 두 개의 붉은 점이 생기면 고정거울(adjustable Mirror)의 나사(위쪽 나사는 빔의
좌우조절, 아래쪽 나사는 빔의 상하조절)을 조절하여 두 붉은 점을 일치시킨다.
④ 레이저를 정렬할 때는 홀더에 볼록렌즈를 결합하지 말고 고정거울과 이동거울에 반사된 레
이저광을 일치시킨 후에 볼록렌즈를 결합한다.
⑤ 볼록렌즈와 고정거울의 나사를 미세조절하면 동심원 무늬를 관찰할 수 있다.
⑥ 마이크로미터 심블의 눈금을 0에 맞춘다. 이때 슬리브의 눈금은 반드시 0에 맞출 필요는
없으며 0~10 사이의 값을 가리키게 한다.
⑦ 마이크로 미터의 심블을 극도로 천천히 미세하게 돌려가면서 간섭무늬가 20회 변할 때의
눈금변화를 읽고 기록한다. 이때 심블의 눈금은 0~50까지 있으며 심블 눈금 1칸이 1 에
해당한다(심블을 완전히 한 바퀴 돌리면 50 = 0.05 mm 이동. 원래 마이크로미터는 심블
이 완전히 한 바퀴 돌아갈 때 0.5 mm 이동하나 마이크로미터와 이동거울에 중심축으로 부터
10:1의 지렛대가 연결되어있어 이동거리가 1/10으로 줄어든다).
⑧ 5회 정도 실험을 반복하여 측정한 후 이동거리의 평균값을 구하고 식 2를 이용하여 레이저
의 파장을 구한다. 단, 실험이 매우 정밀하여 미세한 진동에도 간섭무늬의 변화가 심하므로 특
히 실험대를 건드리지 말고 실험을 수행한다.
⑨ 간섭무늬의 갯수 변화를 일정하게 하지 않고 심블을 20칸 돌렸을 때의 무늬변화로 구해도
상관없다. 무늬 갯수 변화를 많이 셀수록, 심블을 돌린 칸수를 증가시킬수록 더 정확한 값을
얻을 수 있다.

키워드

마이켈슨간섭계