광원의 파장 측정

본문내용

하여 적당한 양의 빛이 들어올 수 있도록 한다. 그리고 이선과 십자선의 수직선이 일치하도록 한다.
나. 회절격자 설치와 파장 측정
1) 가운데 있는 회전대의 밑 부분을 회전시켜서 그 회전대 양쪽의 버니어 눈금이 0°와 180°를 가리키도록 한 후 더 이상 회전하지 못하도록 고정한다.
2) 회절격자를 가운데의 설치애에 올리고 설치대의 높이를 적당히 조절한다.
3) 콜리메이터의 슬릿 앞에 광원을 설치한 후, 망원경을 들여다보아 슬릿을 통해서 들어오는 가는 불빛이 선명하게 보이도록 조절한다.
4) 망원경을 회전시켜 어느 각도에 이르러 회절 된 무지개 색깔의 스펙트럼이 화면의 중앙에 배치되어 있는지 확인한다.
5) 회절격자를 입사광선에 수직으로 놓기 위해 망원경의 각을 90° 돌린 후 격자를 돌리면서 반사된 빛이 망원경으로 보이게 한다. 그러면 입사광선과 격자가 이루는 각이 45°가 될 것이다. 이때 격자를 45° 돌려주면 입사광선과 회절격자가 이루는 각이 90°가 된다.
6) 망원경을 들여다보아서 광원에서 슬릿을 통과한 빛을 관측한다.
7) 망원경을 회전시키면 색깔별로 스펙트럼들을 볼 수 있다. 각각의 색깔에 대하여 화면 속의 삽자선의 수직선에 일치시키고 그 때의 각도를 기록해 둔다.
8) 측정한 각도들로부터 파장을 계산하여 기존의 알려진 값과 비교한다.
5. 실험결과
우측 스펙트럼
측정치
색깔
거리 측정값
1차 (l = 670)
2차 (l = 300)
보 라 색
180
78
파 란 색
202
86.2
초 록 색
215
98.5
노 란 색
230
111
주 황 색
245
117
빨 간 색
278
123.5
< 중심에서 각 색깔까지의 거리 >
측정치
색깔
거리 측정값
1차 (l = 670)
2차 (l = 300)
보 라 색
432.42
419.38
파 란 색
481.09
460.02
초 록 색
509.24
519.91
노 란 색
541.14
578.34
주 황 색
572.38
605.57
빨 간 색
638.74
634.45
< 색깔별 파장 계산값 >
좌측 스펙트럼
측정치
색깔
거리 측정값
1차 (l = 670)
2차 (l = 300)
보 라 색
434.66
416.87
파 란 색
483.71
459.27
초 록 색
508.17
522.29
노 란 색
542.19
573.37
주 황 색
574.44
607.81
빨 간 색
638.74
632.25
< 중심에서 각 색깔까지의 거리 >
측정치
색깔
거리 측정값
1차 (l = 670)
2차 (l = 300)
보 라 색
181
77.5
77.5파 란 색
203.2
86
초 록 색
214.5
99
노 란 색
230.5
110
주 황 색
246
117.5
빨 간 색
278
123
< 각 색깔별 파장 계산값 >
6. 고찰
이번 실험은 회절격자분광기를 이용하여 광원의 파장을 측정해보고 이론값과 측정값의 차이를 알아보았다. 격자는 출사파의 위상이나 진폭 또는 위상과 진폭 모두 일정한 변화를 주는 회절격자를 이용하였다. 회절격자를 통과한 파면은 불투명한 부분과 투명한 부분이 반복하여 배열에 의하여 진폭변조를 받는 투과 진폭격자와 각 홈은 산란한 광원 역할을 하고 서로 평행하고 규칙적인 선광원의 배열을 구성하게 된다. 회절격자는 호이겐스-프레넬 원리에 따라서 격자 표면에 서로 다른 위상으로 복사하는 파원들의 모양이 변하면서 연속적으로 나타나는 평면파 성분을 포함한다. 이런 격자에서 빛이 반사하게 되면 일정한 형태에 의해 산란된 빛은 명확한 위상 관계를 가지고 어떤 한 점에 도달하는 기능을 갖도록 설계된 반사위상격자가 있다.
실험에 얻어진 각 파장이 보이는 각도와 차수를 알면 파장의 영역을 구할 수 있었다. 우리가 일반적으로 알고 있는 광원의 영역인 380∼770㎚ 이다. 단색광인 경우 700∼610㎚는 빨강, 610∼590㎚는 주황, 590∼570㎚는 노랑, 570∼500㎚는 초록, 500∼450㎚는 파랑, 450∼400㎚는 보라로 보인다. 이런 결과가 나온 이유는 우선 분광기에 색이 선명하게 보이질 않아서 각도를 측정하기 힘든 점과 여러 가지의 색이 겹쳐져서 우리가 원하는 정확한 파장의 색을 구할 수 없었기 때문이다. 하지만 비슷한 측정값이 나옴으로써 단색광의 영역이 어떻게 된다는 것을 알 수 있었고 이것으로 우리 눈에 보이는 가시광선의 영역이 어떻게 된다는 것을 실험적으로 알 수 있었다.
7. 참고문헌
Optics, Hecht 저, 대웅출판사
현대광학, 서울대학교광학연구회 저, 교문사
기초물리학, 성백능 외 저, 이우출판사

키워드

광원,   파장,   스펙트럼