슬릿에 의한 간섭과 회절

목차

1. 실험목적

2. 관련 개념

3. 실험 이론

4. 실험장치

5. 실험방법

6. 실험결과

7. 질 문

8. 토 의

본문내용

~{psi}over{2}~=~{pia}over{lambda}sin theta
위의 그림 슬릿 1에서 폭은 0.8cm( 슬릿 1 )이다. 따라서 값은.
=
{ a lambda } over { pi sin theta }
=
{ 0.008 lambda } over { pi sin theta }
이중 슬릿에서
beta~=~{pid} over{lambda}sin theta
d의 값은 2cm( 슬릿 10 )이다.
beta
값은
d =
{ beta lambda } over { pi sin theta }
=
{ 0.02 lambda } over { pi sin theta }
여기서 값은 광원에 의한 값이고, 값은 실험 자체에서 측정 과정이 없다. 그럼으로 구할 수 있는 값은
{ 0.008 lambda } over { pi sin theta }
,
{ 0.02 lambda } over { pi sin theta }
으로만 표현 된다.
(2) 슬라이드 1의 단일 및 이중 슬릿에 의한 회절상의 강도 분포를 스크린의 한 축에 대한 분포를 유도하고-(6), (11)식 참고- 그래프(x-I 또는 x-I/I0)로 그려보시오.
I_{theta}~=~I_{m}Left(sinalpha over alphaRight)^2
단일 슬릿의 회절 6번 식
I_{theta,회절}~=~I_{m,회절}Left(sinalpha over alpha Right)^2
11번 식
(3) 슬라이드 10에서 직각 grating의 폭(a,b)을 계산해 보시오.
슬라이드 10에서
폭은 모눈종이에서의 간격으로 측정한다.
직각 grating의 폭 : 0.02m
(4) 슬릿의 가로를 a, 세로를 b 라 할 때 슬라이드 1에서 a b 이고 슬라이드 2∼4는 a b이다. 이 두 가지의 경우에 대해 관찰된 무늬를 비교해 보고 차이점에 대해 이유를 설명해 보시오.
파동은 회절과 간섭에 의해서 그 성질을 나타내는데 간섭현상은 주로 경로 차에 의해 생기고 회절은 파장의 길고 짧음이 슬릿의 크기와 관계해서 현상이 생긴다고 할 수 있다. 단일 슬릿은 슬릿의 방향에 수직한 회절상을 만든다. 이중 슬릿은 격자 크기에 의해 회절상의 퍼짐이 반비례로 나타난다.
즉 슬라이드 1에서 a b 의 회절상이 만들어진 이유는 슬릿의 모양이 가로가 길고 세로가 짧은 슬릿이었음을 보여주는 것이고, a b의 회절상이 만들어진 것은 슬릿모양이 가로와 세로 길이가 비슷했음을 보여준다.
(5) 슬라이드 5∼7은 원모양의 슬릿이다. 위의 (4)와 마찬가지로 그러한 무늬가 나타나는 이유를 설명해 보시오.
단일 슬릿에서 회절상은 슬릿의 방향에 수직한 회절상을 만든다. 이중 슬릿은 격자 크기에 의해 회절상의 퍼짐이 반비례로 나타난다. 원모양의 슬릿은 수직한 회절상이 만들어져도 그와 형태의 변화가 없다. 슬라이드 5-7은 회절상의 퍼짐의 차이이다.
(6) 위의 생각들을 토대로 다음의 슬릿에 대한 회절 및 간섭무늬를 예측해 보시오.
(세로로 긴 타원형)
위의 슬릿은 단일 슬릿임으로 세로로 긴 타원형에 수직한 회절상이 만들어 질 것이다. 즉 가로로 긴 타원형의 회절상이 만들어 진다. 그리고 회절상은 크기가 좁을수록 퍼지는 현상이 발생한다. 위의 슬릿은 눈에 확연히 보일 정도의 크기이므로 선명한 상이 맺힐 것이다. 따라서 가로로 긴 타원형의 선명한 회절상이 마들어진다.
8. 토 의
① 단일 슬릿은 지저분한 듯한 얼룩을 보이지만 단일 슬릿은 이중 슬릿이 합쳐져서 보이는 듯한 뚜렷한 모양을 보여준다. 그리고 single 슬릿은 슬릿의 방향에 수직한 회절상을 만든다. double 슬릿은 격자 크기에 의해 회절상의 퍼짐이 반비례로 나타난다. 다시 말해서 슬릿의 격자 크기가 좁으면 좁을수록 회절이 크게 일어나서 퍼지는 모양이 나타난다.
② 파동은 회절과 간섭에 의해서 그 성질을 나타내는데 간섭현상은 주로 경로 차에 의해 생기고 회절은 파장의 길고 짧음이 슬릿의 크기와 관계해서 현상이 생긴다고 할 수 있다. 영의 실험에서 알고 있듯이 파원에서 나온 파동이 슬릿을 통과할 때 슬릿의 크기와 두 슬릿간의 거리등의 영향에 의해 무늬가 달라진다.
③ 파동의 회절은 슬릿의 폭과 파장에 따라 달라진다. 슬릿의 파장이 입사파의 파장에 비하여 매우 넓으면 회절은 슬릿의 양끝에서만 일어나지만 파장에 비하여 슬릿이 짧으면 회절은 전체적으로 일어난다. 또, 파장이 짧을 때보다는 파장이 긴 경우 회절은 잘 일어난다.
이러한 파동의 회절 현상은 호이겐스의 원리로 설명이 가능하다.

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