실험6, 회절격자에 의한 빛의 파장측정

소개글

실험6, 회절격자에 의한 빛의 파장측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험이론
2.실험장비
3.실험방법
4.측정값
5.실험결과
6.질문및검토
7.토의및감상
8.참고문헌및출처

본문내용

평균값
4.54E-07
5.48E-07
5.72E-07
실제파장값
4.35E-07
5.46E-07
5.79E-07
오차(%)
4.44
0.39
-1.13
4) 네온 방전관
15번격자
　
　
　
　단위(m)
　
초록
노랑
주황
빨강
1차
5.44E-07
5.87E-07
6.10E-07
6.45E-07
2차
5.36E-07
5.74E-07
6.09E-07
6.38E-07
3차
5.49E-07
5.65E-07
5.93E-07
6.55E-07
15번격자　
초
노
주
빨
측정평균값
5.43E-07
5.75E-07
6.04E-07
6.46E-07
실제파장값
5.40E-07
5.85E-07
6.18E-07
6.40E-07
오차(%)
0.55
-1.69
-2.25
0.90
16번격자
　
　
　
　단위(m)
　
초록
노랑
주황
빨강
1차
5.59E-07
6.29E-07
6.59E-07
6.55E-07
2차
5.57E-07
6.37E-07
6.56E-07
6.56E-07
3차
5.59E-07
6.21E-07
6.41E-07
6.62E-07
16번격자
초
노
주
빨
측정평균값
5.58E-07
6.29E-07
6.52E-07
6.57E-07
실제파장값
5.40E-07
5.85E-07
6.18E-07
6.40E-07
오차(%)
3.38
7.50
5.46
2.69
17번격자
　
　
　
　단위(m)
　
초록
노랑
주황
빨강
1차
5.58E-07
6.03E-07
6.26E-07
6.58E-07
2차
5.49E-07
5.94E-07
6.36E-07
6.55E-07
3차
5.61E-07
5.90E-07
6.19E-07
6.49E-07
17번격자　
초
노
주
빨
측정평균값
5.56E-07
5.96E-07
6.27E-07
6.54E-07
실제파장값
5.40E-07
5.85E-07
6.18E-07
6.40E-07
오차(%)
3.00
1.79
1.44
2.14
6. 질문 및 검토
1). 1,2,3차 회절 광을 쓴 결과가 모두 같은 파장 값을 주는가?
- 1,2,3차 정확하게 동일한 파장을 측정하지는 못하였지만 대략 0.1~5%사이의 오차의 범위의 파장을 측정할 수가 있었습니다.
2). 간격이 다른 두 회절격자를 사용했을 때 어떤 차이가 있는가? 분해능과의 관계를 논하라.
- 예를 들어서 격자상수가 18.67μm와 6.22μm인 두 회절격자를 비교해 보았을 때 회절격자의 슬릿의 개수는 18.67μm < 6.22μm 이다. 분해능 이고 N은 슬릿의 선의 총수이다. 따라서 분해능은 격자상수 6.22μm에 해당하는 쪽이 높다고 할 수가 있다. 실제로도 18.67μm 으로 실험하였을 때에는 측정이 안 되는 부분이 있었지만 상대적으로 6.22μm으로 실험하였을 때는 측정이 잘 되는 것을 보았고, 이것이 분해능과 관련이 있다고 생각하였습니다.
3). 방전관의 알려진 파장의 값을 토대로 격자 상수 값을 계산하여 본 매뉴얼에 주어진 값과 비교하고 오차의 원인에 대해 분석하라.(혹은, 매뉴얼에 주어진 격자상수 값으로 파장을 계산한 다음 알려진 파장과 비교해도 됨)
- 저희 조는 이번 실험에서 뒤에 해당되는 주어진 격자상수의 값으로 파장을 계산하고 그리고 실제로 알려진 파장과 계산을 해보았습니다. 이때 계산에 사용된 수식은 한가지 이고 이때에 실험이론에 있는 것처럼 회절차수 N과 각도만 측정하게 되면 주어진 격자상수에 대입을 해서 그에 해당하는 파장을 구할 수가 있었습니다. 실제로 이렇게 저희조가 각도측정하고 실험을 통해서 얻은 파장의 값과 이미 알려진 파장의 값을 비교해본결과 큰 차이가 나지 않고 미세한 차이가 나게 되는 것만을 확인할 수가 있었습니다. 이렇듯 차이가 나는 이유는 무엇보다도 육안으로 스펙트럼을 관찰하였고 그리고 Vernier를 통한 각도측정을 할때에 분,초를 정확히 측정하는 것이 육안으로는 조금은 힘들었고 이러한데서 오차가 시작된 것 같았습니다.
7. 토의 및 감상
이번에 저희 조가 하게 된 실험은 회절격자에 의한 빛의 파장축정이라는 이름의 실험이었습니다. 실험을 하는 데에 있어서 무엇보다도 이론 발표를 통해서 많은 것을 조사하였으며, 그로인해 많은 배경지식을 공부하였기 때문에 실험시간이 많이 걸렸지만, 보다 완벽한 실험을 할 수 있었습니다. 우선 저희 조가 이번 실험에서 측정하고자 했던 것은 스펙트럼이 주기별로 1,2,3차에 관측될 때, 그 파장에 해당하는 각도였습니다. 이 각도와 회절차수N을 알게 된다면 회절격자방정식 에 대입을 하여 파장을 구할 수 있었습니다.
예비발표 때 미리 알려져 있는 파장의 값을 이용해서 그에 해당하는 각을 예상해보았었습니다. 그리고 이번에는 측정된 각과 비교를 해보았는데 큰 차이가 없는 것을 확인하였습니다. 그리고 측정한 각도를 이용해서 회절격자방정식을 풀어본 결과 파장의 값이 나오게 되었고 이 측정된 파장과 이미 알려진 파장 간의 오차가 최소 0.03%에서 최대 5%까지 차이가 나는 것을 확인하였습니다. 그리고 회절격자방정식을 보게 되면 값은 회절 차수에 비례하고 격자상수에 반비례한다는 것을 확인할 수 있었습니다. 이 결과는 위의 그래프를 보면 가시적으로 확인 할 수 있습니다.
이번 실험을 하는데 아르곤 방전관과 크립톤 방전관은 시간에 쫓겨 하지를 못하고 매뉴얼에 명시되어있는 4개의 방전관만을 사용하였는데, 예상은 가능하지만 직접적으로 보지 못해 많은 아쉬움이 남습니다.
이 실험의 가장 큰 오차의 원인은 Vernier를 통한 각도의 측정이라고 예측해 봅니다. 처음 “도”를 측정할 때, 눈금 사이에 있는 경우는 대략적으로 어림잡는 방법밖에는 없었습니다. 물론 분, 초 단위를 확인하는 경우에도 마찬가지였습니다. 이러한 문제점만 보완한다면 더 정확한 측정값을 얻을 수 있을 것같습니다.
8. 참고문헌 및 출처
Introduction to Optics, Pedrotti
Optics, Eugene Hecht
한국광산업진흥회 전자도서관
경상대학교 - 물리의 이해 http://physica.gsnu.ac.kr/
Universite de Strasbourg
http://astro.u-strasbg.fr/~koppen/discharge/
http://astro.u-strasbg.fr

키워드

물리실험,   광학,   실험보고서,   회절격자,   파장,   optics,   파장측정,   빛