실험4프레넬프라운호퍼회절

본문내용

및 결론
본 실험은 통해 빛은 입자적 특성만을 갖지 않고 파동적 성질도 있다 는 것을 실험적으로 이해하고, 단일 slit, 원형개구에서의 Fresnel회절, Fraunhoffer 회절을 관찰하여 회절의 성격을 이해하는 실험이었다.
우선 빛의 회절이란 빛의 파동적인 성질 때문에 나타나는 것으로, 파면이 물체의 방해를 받아 파면의 진행이 직진성에서 벗어나는 것이다. 여기서 프라운호퍼 회절은 조리개에 입사하는 파면과 회절된 파면이 거의 평면일 때, 즉 조리개에서 광원과 관측점까지의 거리가 파면의 곡률을 무시 할 수 있을 정도로 긴 경우이며, 프레넬 회절은 파면의 곡률을 무시할 수 없게 되는 경우에 프레넬 회절 근사공식을 사용한다. 프라운호퍼 회절과 프레넬 회절을 구별하기 위한 대략적인 기준은 조리개 면에서의 파면의 곡률이다.
실험을 시작하고 회절을 찾는데는 크게 어렵지 않았으나, 프라운호퍼 회절과 프레넬 회절이 정확하게 어느 지점에서 나타나는지 몰랐는데, 대물렌즈를 격자에서 조금씩 움직이면 회절 무늬가 스크린에서 변화하는 것을 볼 수 있었다. 우선 단일 슬릿을 광원과 가까이 밀착시키면 프레넬 회절 무늬가 생긴다. 광원과 슬릿의 간격이 벌어질수록 프레넬 회절은 프라운호퍼 회절로 변한다는 것을 확인할 수 있었다. 광원과 슬릿이 일정한 거리로 벌어졌을 때 완전한 프라운호퍼 회절을 발견할 수 있었다. 여기서 회절무늬가 안쪽에 생기면 프레넬 회절이고 바깥쪽에 생기면 프라운호퍼 회절이라는 것도 알았다. 그리고 같은 거리조건이라고 하더라도 슬릿 간격이 넓고 좁고에 따라 회절의 모양이 변한다는 것을 발견하였다. 원형개구도 마찬가지로 무늬가 안쪽에 생기면 프레넬 회절이고, 바깥쪽에 생기면 프라운호퍼 회절이다. 하지만 프라운호퍼 회절은 잘 나타나지 않았다. 원형개구에 의해 회절된 모양을 보면 저번에 실험을 했던 마이켈슨 실험에서의 간섭모양과 비슷한 무늬가 나왔다. 사각개구에 의해 나타나는 간섭무늬 모양은 특이했다. 작은 네모 모양에서 시작하여 프라운호퍼 회절에 이르러서는 십자가 모양이
나타났다. 이는 평행광에 의한 회절현상의 정도가 많아 확실한 모양이 나온것이라 생각되었다. 프라운호퍼 회절 관측 시 렌즈에 의해서 평행광을 만들어야하는 광학장치 구성이 쉽지 않아 많은 어려움을 격기도 했다.
본 실험을 통하여 프레넬과 프라운호퍼 회절에 대한 이해와 구분하는데 많은 도움이 되었던 실험이었다.
※참고문헌
현대광학실험 p.10~26

키워드

프레넬,   프라운호퍼,   회절