마이크로파 실험 장치

소개글

마이크로파 실험 장치에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험장비 및 이온
2.실험과정
3.결과 및 고찰

본문내용

최소점이 생길 것으로 예상되는 각도를 계산하세요. 이 때, 최대점은 d sinθ = nλ인 지점, 최소점은 d sinθ = nλ/2인 지점마다 생긴다 (이 방정식의 유도 과정에 대해서는 교과서를 참조하고, 데이터는 실험 3에서 측정한 파장을 이용하세요). 이 계산 결과와 직접 관찰한 최대점, 최소점의 위치를 비교해보자. 어떤 차이를 설명할 수 있는가? (공식 전개 시 어떤 가정을 했으며, 어느 정도까지 실험에 부합하는가?)
- 실험 결과와 이론치를 비교해보면, 작은 오차가 나타나는것을 확인할 수 있다. 이것은 슬릿 사이의 간격이 정확하지 않아서 생긴 것으로 생각된다.
③높은 순의 최대점에서 강도가 상대적으로 감소하는 현상을 설명할 수 있는가? 각 슬릿에서 생성된 싱글 슬릿(single-slit) 회절 패턴을 생각해보자. 이 싱글 슬릿 패턴은 전체 간섭 패턴에 어떤 영향을 미치는가?
- 단일 슬릿을 보면, 정 가운데에서 가장 높은 에너지가 관측되고 옆으로 가면서, 에너지가 감소하는 것을 알고 있다. 이것은 거리에 따른 에너지 감소에 따른 것이다. 이중슬릿에서도 단일슬릿과 같이 거리차에 의한 보강 상쇄 간섭 뿐만 아니라 거리에 따른 에너지 감소가 더해져서 상대적으로 감소하는 현상을 관측할 수 있는 것이다.
실험 7: 로이드 거울(Lloyd's Mirror)
h1= 10.4cm
h2=17.1cm
d1=45(Tr)/55(Re)
λ =3.6772
h1=10.1cm
h2=17.5
d1=50(Tr)/55(Re)
λ = 3.716
평균 오차 :29.7%
- 송신기와 수신기 사이에 다른 거리와 실험 환경으로 인해 생각보다 많은 오차가 발생한 것으로 여겨진다.
문제
①이 실험에서, 각도 플레이트 중심에서 송신기 및 수신기 유효점까지의 거리를 동일하게 두었을 때의 이점은 무엇인가?
- 파장 계산 과정을 반으로 줄일 수 있고, 그에 따른 오차도 줄일 수 있다.
실험 8: 패브리 페로(Fabry-Perot)간섭계
d1=24.6cm
통과한 최소점 =10
d2= 40.6cm
λ =2.90901cm
d1=33cm
통과한 최소점 =10
d2= 48.7cm
λ = 2.85454cm
평균 오차 : 1.11%
- 실험 결과는 거의 오차가 발생하지 않았다.
문제
①두 개의 부분 반사경 사이에 어느 정도의 간격을 두어야, 수신기에 최소 신호가 전달되는가?
- 20cm 이상 간격을 두었을 때부터 신호가 측정 되었다.
②광학적 패브리 페로 간섭계에서, 간섭 패턴은 보통 일련의 동심 원륜(concentric ring) 모양으로 나타난다. 여기에서 그러한 패턴이 나타날 것이라고 생각하는가? 그 이유는 무엇인가? 그러한 패턴이 나타나는지 확인해보자.
- 부분 반사판을 통과한 파장이 반사판에 의한 반사가 일어나므로 통과한 파장과 반사한 파장에 의해서 간섭이 일어난다. 이런 과정을 통해서 부분 반사판과 반사판에 일정한 거리에 보강과 상쇄 간섭이 일어나게 된다. 이로 인해 간섭 패턴은 동심 원륜을 이루게 된다.
실험 9: 마이컬슨 간섭계(Michelson Interferometer)
x1=19.4cm
통과한 최소점 =10
x2=33.6cm
λ = 2.84cm
x1=20.7
통과한 최소점 = 10
x2=35cm
λ =2.86
평균오차: 0.35%
-평균오차는 거의 0에 가깝게 나타났다.
문제
①간섭계를 이용하여 마이크로파 방사선의 파장을 측정하였다. 파장을 이미 알고 있을 경우, 간섭계를 이용하여 반사경이 움직인 거리를 측정할 수 있다. 거리를 측정할 때 광학적 간섭계 (마이크로파가 아닌 가시 광선을 이용한 간섭계)가 마이크로파간섭계보다 더 효율적인 이유는 무엇인가?
- 파장이 길수록 회절이 잘되기 때문에 파장이 짧은 광학적 간섭계가 회절에 의한 오차가 적게 나타나기 때문이다.
실험 11: 브루스터 각(Brewster's Angle)
Angle
Meter Reading(Horizontal Polarization)
Meter Reading(Vertical Polarization)
20
0.4
0.44
30
0.62
0.5
40
0.68
0.38
50
0.36
0.18
60
1.0
0.12
70
1.0
0.04
80
1.0
0.04
90
0.96
0.02
100
0.3
0.02
110
0.4
0.08
120
0.1
0.84
130
1.0
1.0
문제
①어떻게 폴라로이드 선글라스로 호수나 바다 너머 지는 태양의 눈부신 빛을 감소시킬 수 있는지 설명하세요. 선글라스 설계 시 수직으로 편광된 빛을 차단하도록 해야 하는가, 아니면 수평으로 편광된 빛을 차단하도록 해야 하는가?
- 노면이나 호수 등에서 반사되어 오는 빛은 횡파이므로 횡파를 편광 시키려면 수직된 빛을 차단하도록 선글라스를 설계해야 된다.
②마이크로파 장치로 반사된 파동이 아닌 송신된 파동을 관찰하여 브루스터 각을 찾아 낼 수 있는가? 방법이 무엇인가?
- 브루스터 각이란 매질과 파장이 평행한 경우 편광되지 않아서 파장이 지니가는 것이므로 송신된 파장의 형태와 매질의 형태를 알고 있으면, 송신된 파동으로부터 브루스터 각을 구할 수 있다.
실험 12: 브래그 회절 (Bragg Diffraction)
Angle of Rotating table
Angle of Receiver
Relativity Intensity
10
20
0.06
20
40
0.44
30
60
0.3
40
80
0.02
50
100
0.01
60
120
0
문제
①이 외에 입방 결정에서 회절 현상을 보일 것으로 예상되는 평면 그룹은 어느 것인가? 이 장치로 회절을 관찰하는 것이 가능하다고 생각하는가? 그 이유는 무엇인가?
-100과 110의 집단일 때 회절 현상으로 보일 것으로 여겨진다. 도체와 충돌하는 파는 반사되겠지만 그렇지 않고 비전도성 물질을 지나가는 파들은 물체를 빠져나와 회절 현상을 일으킬 것으로 여겨진다.
②결정 내 "원자간 평면(inter-atomic plane)"의 위치를 사전에 모르고 있었다고 가정해보자. 이 사실이 실험의 복잡성에 어떤 영향을 미칠까? 평면의 위치를 알아내려면 어떻게 해야 하는가?
- 다 방향으로 파동을 쏘아서 파장의 회절이 일어 나지 않는 부분을 찾아면 된다.

키워드

마이크로파,   micro,   wave