[사전] 분광기를 이용한 스펙트럼 측정

목차

1.실험목적

2.실험이론

3.실험장치

4.실험방법

본문내용

어의 눈금들 중에서 각도눈금과 일치하는 선을 찾아서 버어니어의 수치를 읽는다 (그림에서는 버어니어의 14 눈금과 각도계의 172˚가 일치하고 있다).
(3) (1)에서 읽어 준 각도의 분 단위에 (2)에서 측정한 버어니어의 눈금을 더하면 바로 망원경의 각도가 된다 (위 그림에서는 178˚30' + 14' = 178˚44' 로 측정된다).
(4) 여기서의 각도 측정은 60진법이나, 보통 각도 단위로 10 진법을 써서 여러가지 계산을 하므로 이를 환산한다 (178˚44'=178.733).
그림 3. 망원경과 같이 움직이는 버어니어와 기저의 각도눈금
< 분광기 정렬 >
(1) 분광기를 평평하고 안정된 실험대 위에 설치한다. 이때 분광기 밑에 있는 높이 조절나사들을 조절하여 분광기가 수평이 되도록 한다.
(2) 망원경과 콜리메이터를 받치고 있는 지렛대의 양쪽에 두개의 조절나사를 잘 조절하여 수평이 되도록 한다 (미리 맞추어져 있을 것이므로 필요한 경우에만 조절한다).
(3) 망원경이 분광기에 수직인 회전축을 중심으로 잘 회전할 수 있도록 해둔다.(망원경을 회전하지 못하도록 붙잡아두는 나사를 느슨하게 해둔다.)
(4) 망원경을 들여다 보아서 가운데 십자선이 명확하게 보이도록 대안렌즈를 앞뒤로 조절한다. 그리고 십자선의 한 선이 수직이 되도록 돌려준다.
(5) 망원경을 들여다 보면서 오른쪽의 조절 손잡이를 조절하여 무한대에 초점을 맞춘다. (망원경을 먼 곳으로 향하게 하고 물체가 명확하게 보이도록 한다.)
(6) 콜리메이터 끝에 붙어 있는 슬릿을 조금 열고 콜리메이터와 망원경을 나란하게 한다.
(7) 망원경을 들여다 보아 슬릿을 통해 들어오는 밝은 빛을 화면 가운데 오도록 한다.
(8) 콜리메이터에 붙어 있는 초점조절 나사를 조절하여 망원경으로 슬릿의 선명한 상을 볼 수 있도록 한다. 그리고 슬릿의 폭을 최대한 줄여 상을 가느다라하게 하고 이 선과 십자선의 수직선과 일치시킨다.
(9) 망원경의 고정 나사를 조여준다.
< 회절격자를 설치하는 법 >
(1) 가운데 있는 회전대의 밑부분을 회전시켜서 그 회전대 양쪽의 버어니어 눈금이 0o와 180o를 가르키도록 한 후 더 이상 회전하지 못하도록 고정한다.
(2) 회절격자를 가운데의 설치대에 끼운다. (이때 회절격자로 불빛을 바라 보아서 회절격자의 격자선이 그어져 있는 방향을 알아내고, 그 격자선이 정확하게 수직이 되도록 설치대에 끼운다.)
(3) 콜리메이터의 슬릿 앞에 광원(백색광원 가능)을 설치한 후, 망원경을 들여다보아 슬릿을 통해서 들어오는 가는 불빛이 선명하게 보이도록 <분광기 정렬>에서처럼 조절을 다시 한다.
(4) 망원경을 회전시켜서 어느 각도에 이르러 회절된 무지개 색깔의 스펙트럼 이 화면의 중앙에 배치되어 있는지 확인한다. 그렇지 않다면 회절격자가 수직으로 잘 놓이지 못한 경우일 것이다. 회절격자를 미세하게 기울여서 스펙트럼을 화면의 중앙에 오도록 한다.
(5) 망원경을 콜리메이터와 다시 나란하게 하여서 이때의 망원경의 각도가 0을 가르키도록 적당히 조절한다. (잘 조절한 후에는 나사들을 조여서 망원경을 제외하고는 더 이상 움지이지 않도록 한다.)
<스펙트럼 측정법 >
(1) 스펙트럼을 측정하고자 하는 광원을 켜서 슬릿에 밀착하여 슬릿 속으로 불빛이 들어가도록 한다. (기체방전관의 경우 고전압 발생장치에서 나오는 전압이 5000V 정도이므로 감전을 조심하여야 한다.)
(2) 망원경을 들여다 보아서 광원에서 슬릿을 통과한 빛을 관측한다. 잘 되어 있지 않으면 <회절격자 설치법>에서의 방법을 되풀이 한다.
(3) 망원경을 회전시키면 색깔 별로 분리된 스펙트럼들을 볼 수 있을 것이다. 각각의 색깔에 대하여 화면속의 십자선의 수직선에 일치 시키고 그때의 각도를 기록해 둔다 ( 각도 측정은 <버어니어의 눈금을 읽는 법> 참고).
(4) 이때 각각의 무늬들의 색깔을 같이 적어두어 참고하도록 한다. 그리고 광원에 따라서 너무 많은 색으로 분리 되는 경우가 있는데, 그중 밝은 것들 10개정도만 측정하여도 좋다.
(5) 측정한 각도들로부터 파장을 계산하여 기존의 알려진 값과 비교한다.
(6) 광원을 바꾸어서 (1)∼(5)의 과정을 되풀이 한다.
5. 참고 문헌
Optics, Hecht 저, p616～630 대웅출판사
현대광학, 서울대학교광학연구회 저, p218～222 교문사
기초물리학, 성백능외 저, p704～710 이우출판사
http://physica.gsnu.ac.kr/physedu/modexp/spectro/main.htm

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