마이켈슨 간섭계 예비 결과 레포트

소개글

마이켈슨 간섭계 예비 결과 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

<예비 레포트>
1. 실험목적
2. 이론 및 배경
3. 실험기구 및 장치
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<결과 레포트>
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 실험결과분석
7. 토의 및 심화

본문내용

서 나온 빛을 적절히 일치시켜 처음 스크린에 간섭현상이 나타나는 동심원 무늬를 맺기가 힘들었다.
육안으로 계속 스크린을 주시할 때 무늬의 변화를 세기에 헷갈릴 소지가 컸다. 그러므로 마이크로미터 변화를 맡은 실험자 외에도 조원 모두가 스크린을 주시하여 실수가 없도록 하였다.
2) 탐구
① 파장을 계산하는 식을 보면 거울의 이동 거리는 파장에 비례하여 두 배로 계산하게 된다. 그 이유는 무엇일까?
빛은 거울에 반사되어 광원까지 왕복을 하므로 거울이 움직이는 거리의 2배만큼 움직이게 된다. 그러므로 거울에 d 만큼의 이동거리 변화를 준다면 실제 빛이 움직인 경로는 거울에서의 이동거리가 계산된 2d가 되는 것이다. 이 때 동심원 무늬가 한 번 변했다는 것은 파장만큼의 경로 변화에 의한 위상전이가 일어났음을 의미한다.
실상 거울의 상
상의 이동거리 : + =
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② 반은도금한 거울의 각도는 간섭 실험에 어떤 영향을 주겠는가 그렇지 않겠는가? 그에 따른 이유를 설명하도록 하라.
반은 거울의 각도를 변화시키면 반은 거울에 의해 나누어진 두 광선이 각각의 거울 1, 2에서 반사된 후 다시 만나게 되는데, 광원의 조건과 거울 1.2가 기울어진 정도에 따라 간섭무늬가 다르게 나타난다. 각도 변화가 너무 크면 간섭무늬를 아예 관찰할 수 없다. 그러나 측정의 문제가 있을 뿐, 실험값에 있어서는 변화를 주지 않는다
3) 참고
Michaelson 간섭계는 빛이 에테르라는 물질을 통해 전파되는지의 여부를 증명하기 위해 행해졌던 실험이다. 결국에는 잘못된 결과를 가져왔지만 그것만으로도 훗날 상대성 이론의 입지를 강화시키는 데 일조를 하였다는 의미를 지닌다. 그 과정을 살펴보면 다음과 같다.
만약 에테르가 어느 한 지점에 고정이 되어있다면, 지구는 에테르에 대하여 움직이는 것이고 지구상에 있는 관측자 입장에서는 에테르가 움직이는 것과 같게 된다.
그림 1.10에서와 같이 한 쪽 방향으로 V라는 속도로 에테르가 움직인다고 하자.
A방향의 경우, 고전적인 빛의 속도는 c - V와 c + V가 되고 거리를 L이라 했을 때 걸리는 시간은
또한 B방향의 경우 u = (c2 - V2)1/2 이어서 걸리는 시간은
이 두 경로의 걸리는 시간차는 V가 c에 비해 매우 작다고 가정하면 다음과 같이 주어진다.
에테르가 어느 방향으로 움직이는지 알 수 없으므로 측정을 하면서 실험장치 전체를 90도 각도 회전을 하게 되면 이의 두 배의 효과가 나타나게 된다. 마이켈슨은 V를 태양에 대한 지구의 속도로 넣고 L은 약 1.2m로 하여 실험을 시도하였다. 예상되는 간섭무늬의 이동은 0.04이었으나 관측이 되지 않아 장치를 점차 개량하여 길이를 11m까지 늘리게 되었다. 그러나 여전히 이의 효과가 관측되지 않았다. 마이켈슨 이외에 다른 여러 사람들도 실험을 반복하였으나 무늬이동이 관측되지 않아 지구에 대한 에테르의 속도는 없다는 결론이 내려지게 되었다.
이렇게 서로 상반된 결과가 나오게 되어 결론적으로는 에테르는 존재하지 않는다고 판단하게 되었다.

키워드

마이켈슨,   michaelson,   간섭계