[일반물리학실험] 실험 17 : 일반적인 회절 구멍에 의한 회절 결과보고서

소개글

[일반물리학실험] 실험 17 : 일반적인 회절 구멍에 의한 회절 결과보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

필요 장비
서론
실험방법
십자슬릿
원형 회절 구멍의 격자 배열
고찰
참고 문헌

본문내용

자들이 그림 17.2 a, b, c에 있는 것처럼 평행한 슬릿의 모임으로 봅니다. 각 평행한 슬릿의 모임에 의해 생기는 회절 무늬를 그리시고 최대 위치와 최소 위치를 표시하십시오.
(J회절판을 관측한 사진)
4. 원형 구멍들 사이에 일어나는 간섭 효과를 추정하려면 우리가 그린 단계 2의 그림에 단계 3의 그림을 겹쳐놓고 최대 위치가 겹친 그곳만 표시하십시오. 이러한 과정을 a, b, c 세 종류에 대하여 반복합니다.
(J회절판을 관측한 사진)
그림 17.2 격자의 형태에 의한 간섭
고찰
빛의 파동성을 보여주는 대표적인 현상은 빛의 간섭과 회절 현상이다. 두 현상은 파동이 간섭하여 나타나는 동일한 물리적 현상이지만, 구분한다면 간섭은 위상차가 불연속적인 파동이 만날 때 생기는 것이고, 회절은 위상차가 연속적인 수많은 파동이 간섭한 결과로 나타난 현상이다. 이번 실험은 빛의 회절에 대해 실험을 해보았다. 호이겐스-프레넬 원리에따르면, 어떤 파면의 각 지점은 파동의 전파 속력과 같은 속력으로 모든 방향으로 퍼져 나가는 작은 2차 파동의 파원으로 간주할 수 있다. 즉 그림(a)과 같은 좁은 슬릿 사이의 모든 부분은 2차 파동의 파원이 되고 모든 파동이 서로 간섭하여 회절 무늬를 만들게 된다.
프레넬 회절 이란 보다 일반적인 회절이다. 단일슬릿 회절이나 원형구멍 회절 드으이 상황은 창에 빛이 평면파로 비추어지고, 또한 회절무늬가 창으로부터 멀리 떨어진 지점에 생기는 것을 전제하고 있다. 이러한 조건의 회절은 프라운 호퍼 회절으로 ‘파동의 회절’에서 다룬 것처럼 비교적 회절 공식이 단순하다. 특히 빛의 경우에는 보통의 실험조건에서 파장이나 창의 규모가 광원에서 창이나 창에서 스크린까지의 거리에 비해서 매우 작으므로 거의 프라운호퍼의 회절 상황으로 취급할 수 있다. 그러나 한쪽이 완전히 개방된 경우처럼 구멍의 크기가 매우 커지거나 창이 광원이나 스크린에 가까워지면 스크린에 이르는 각각의 경로에 대해 광경로를 일일이 반영해야 한다. 이처럼 보다 일반적인 회절을 프레넬 회절이라 한다. 따라서 이 경우는 프레넬-키르히호프 회절식의 원형을 적용해야 할 것이다. 그러나 경사인자, 즉 진행하는 빛이 꺾어지는 방향에 의존하는 항과 광경로차에 의해 달라지는 진폭 등의 영향을 무시한다면 다음과 같이 비교적 간단하게 표현된다.
프라운 호퍼 회절이란 창을 통과한 입사파와 투과파 모두를 평면파로 볼 수 있는 회절로 파원과 관측점이 파장에 비해서 먼 경우에 해당한다. 가깝더라도 창의 양쪽에 빛에 대해서 볼록 렌즈처럼 구면파를 평면파로 만들거나 평면파를 한 점으로 집속할 수 있는 장치가 설피된 경우도 마찬가지로 볼 수있다. 빛의 경우라면 파자잉 극히 짧을뿐더러 구면파와 평면파르바꾸는 볼록렌즈로부터 이러한 상황을 쉽게 만들 수 있다. 이를 프라운 호퍼 회절식이라 한다.
여기서 r은 dA의 작은 면을 통하여 스크린까지 가는 거리로서 파동의 전파속도가 다른 영역을 통과한다면 기준지역에서의 파동의 진행거리로 환산한 경로이다. 빛의 경우 이를 광경로 라 한다. 만일 파원이나 관측점이 창에 가까이 있는 보다 일반적인 상황이 되면 회절양상은 좀더 복잡해진다. 이러한 조건에서의 회절을 프레넬 회절이라 한다. 프레넬 회절은 프라운호퍼 회절과 달리 회절 결과의 규칙성이 덜하고, 또한 수학적으로도 다루기가 어렵다.
(a) 구멍의 구경이 클 때는 회절이 적게 일어남
(b) 구멍의 구경이 작을때는 회절이 많이 일어남
참고 문헌
-빛의 간섭과 회절 (Yonsei University)
-다음 블로그 (렌즈의 \"회절(回折)현상“)
-물리의 이해 (원형구멍 회절)
-물리의 이해 (프레넬 회절)
-물리의 이해 (파동의 회절)

키워드

일반물리학실험,   회절구멍,   결과보고서