이중슬릿에 의한 빛의 간섭과 회절

소개글

이중슬릿에 의한 빛의 간섭과 회절에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

슬릿과 스크린 사이의 거리가 증가하면 각 세타가 줄어들어 근사가 정확해지기 때문이다.
나. 거리 D에 따른 b 측정의 정확성
첫 번째 그래프는 b=0.04인 경우이고 두 번째는 b=0.08 인 경우이다. 두 경우 모두 거리 D가 클수록 정확한 b값에 근접함을 알 수 있었다. 이것은 위에서 a가 그랬던 것과 같은 이유이다. 비록 단일슬릿 회절실험을 하면 이중슬릿과는 광로차가 다르게 표현되지만 그것은 단지 2로 나눠진 형태라는 것만 제외하면 같기 때문에 a와 b 모두 거리 D가 증가하면 각도 세타가 0으로 가서 sin과 tan 가 같아지기 때문에 측정의 정확성이 증가한다고 볼 수 있다.
다. x에 따른 a와 b 측정의 정확성
위에서 근사가 정확해지려면 각 세타가 0으로 가야한다고 언급했다. 세타가 0으로 가도록 할 요소는 2가지이며 첫 번째는 위에서 분석해본 D였고 이제 두 번째로 x에 대해 알아보자. x는 스크린 중심으로부터 간섭지점까지의 거리이다. 이 거리 x가 크면 각이 커져서 근사가 부정확하게 된다. 실제(real)과 가장 큰 차이를 보이는 것은 a와 b모두 x2일 때이다.
즉 정확한 a,b값을 구하기 위해서는 중심으로부터 가까운 거리에 있는 간섭지점을 이용하여 구하는 것이 좋다는 의미이다. 비록 x1과 x2 만의 비교로 x1,x2,x3,x4.... 로 일반화 시키는 것이 타당성이 없지만 일단 우리가 실험한 데이터로는 최선의 추측이다.
3.질문 및 토의
1) 가간섭성이란 무엇인가?
두 파의 진동수가 조금 다르거나 위상이 시간에 따라 변할 때 간섭의 정도가 시간에 따라 달라져 간섭무늬가 잘 관측되지 않거나 시간에 따라 변한다. 이런 경우 두 파동은 간섭성이 약하다고 하고 만약 두 파가 일정한 수준 이내로 진동수가 거의 동일하고 위상차이 또한 거의 일정하게 유지되는 경우 이들은 간섭이 일어날 가능성이 있어 가간섭성을 지닌 파동이라 한다.
2) 회절무늬 강도가 0일 조건을 증명하여라.
회절무늬 강도 I는 이므로(이 증명은 생략하도록함)
I가 최소일 조건은 (m = 1,2,3,4,....) 이다.
그런데, 두 광선의 위상차 에 대해 를 표현하면
가 성립한다. 이 식과 를 조합하여 정리하면
(m = 1,2,3,4,...) 가 성립함을 알 수 있다.
3) Fraunhofer 회절에 대해 간단히 설명하여라.
광원과 스크린이 실틈에서 충분히 멀리 떨어져 있다면, 실틈에 입사하는 광선들과 실틈 상에 있는 많은 점광원에서 스크린상의 한 점 P에 도달하는 광선들을 평행하다고 취급할 수 있다. 이와 같은 회절을 프라운호퍼(Fraunhofer) 회절이라고 한다. 하지만 실제로 평행할 수는 없기 때문에 완벽히 측정하는 것은 불가능하다.
4. 요약
이 실험은 빛의 간섭현상을 통해 간섭과 회절에 대해 알아보는 실험이었다. 보강과 상쇄간섭이 일어나는 조건과 간섭과 회절현상을 이용해 슬릿의 두께와 폭을 측정할 수 있었다. 이 실험은 아주 얇은 틈을 가진 물체의 틈을 측정하는데 쓰일 수 있다. 버니아캘리퍼나 마이크로미터 등으로 측정이 불가능한 틈을 조사하는데 이 간섭무늬를 이용하여 간접 측정할 수 있다. 이 실험은 Young의 실험인데 Young은 이 실험을 하는데 있어 2가지 근사를 사용했는데 우리는 그 근사에 대해 중점적으로 실험을 해봤다.
그 결과 근사를 하면 할수록 의외로 큰 오차를 내었고 근사가 잘 성립하는 조건을 만들어주면 오차가 줄어듬을 알 수 있었다. 거리 D가 증가할수록 각이 줄어들어 근사가 잘 성립하였고 거리 x가 줄어들수록 근사가 잘 성립하였다.
일반물리학 실험
-이중슬릿 간섭 실험-
물리학과 200912115
3조 김광영 (조원: 백철홍)
김봉주 조교님

키워드

이중슬릿,   간섭,   빛,   일반물리학,   일반물리실험,   회절,   부산대학교,   물리학과