[일반물리실험2] 8. 회절과 간섭

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[일반물리실험2] 8. 회절과 간섭에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

용하는 것이 좋다.
레일 위에 레이저와 회전 슬릿판, 스크린을 차례대로 장착하고 좁은 구멍을 통과한 빛이 어떻게 퍼지는지 (이를 회절 무늬라고 부른다) 관찰하라. 손전등의 경우와 어떻게 다른가?
레이저는 손전등에 비해서 자잘한 빛이 적기 때문에 스크린에 비친 빛이 더욱 뚜렷하게 보였다. 레이저는 직진성이 강해서 슬릿의 틈만 비췄지만, 손전등은 퍼짐성이 강해서 슬릿 전체의 형태가 비췄다.
(3) 만약 레이저와 슬릿판 사이의 거리가 달라지면 회절 무늬가 어떻게 달라질까? 또, 스크린과 슬릿판 사이의 거리가 변하면 회절 무늬가 어떻게 달라지는가? 왜 그럴까?
30cm 50cm 70cm
레이저의 직진성이 강하기 때문에 거리에 따른 회절 무늬의 차이는 크게 나타나지 않았다. 스크린과 슬릿판 사이 거리가 증가할수록 좌우로 빛이 퍼지는 것을 관찰할 수 있었다.
3. 다양한 폭의 슬릿에 대한 실험
(1) 슬릿의 폭을 바꿔보면서 회절 무늬의 변화를 관찰하고 사진으로 찍으라. 어떤 특징이 있는가?
0.2mm 0.1mm 0.05mm
레이저와 슬릿판 사이의 거리를 50cm로 두고 실험을 진행하였다. 큰 차이는 보이지 않았지만, 간격이 좁아질수록 회절 무늬가 더욱 선명했고 무늬의 간격은 늘어났다.
(2) 슬릿의 폭과 회절 무늬의 폭 사이의 관계를 그래프로 그리고, 이론식과 비교해보라.
슬릿 폭(mm)
무늬 간격(cm)
0.2
0.3
0.1
0.5
0.05
0.08
이론식은 이기 때문에, 슬릿의 폭과 회절 무늬 폭이 서로 반비례하여야 한다. 실험 결과, 이론식처럼 두 값이 반비례하는 경향을 띠고 있지만, 정확한 값은 도출되지 않았다.
4. 이중 슬릿 실험
(1) 슬릿 두 개가 가까이 있으면 어떤 일이 일어날까? 두 개의 슬릿(이중 슬릿)에 동시에 레이저 빛을 비추어 회절 무늬를 관찰하고 사진으로 찍으라. 하나인 경우와 어떤 차이가 있는가?
0.25mm 0.3mm 0.45mm
레이저와 슬릿판 사이의 거리를 70cm로 두고 실험을 진행했다. 사진으로는 잘 보이지 않지만, 두 슬릿 간격이 커질수록 간섭 무늬 간격이 줄어드는 것을 볼 수 있었다.
(2) 슬릿의 간격과 간섭 무늬 간격의 관계를 그래프로 그리고, 이론식과 비교해보라.
두 슬릿 간격
(mm)
간섭 무늬 간격
(cm)
0.45
0.0375
0.3
0.06
0.25
0.1
이론식은 이기 때문에, 두 슬릿의 사이의 간격과 간섭 무늬 간격이 서로 반비례하여야 한다. 간격이 너무 좁아서 정확한 측정을 할 수 없었기 때문에 정확한 값을 도출해내지는 못했지만, 이론식과 비슷하게 두 값이 반비례하는 것을 알 수 있었다.
Discussion
이번 실험에서는 저번 실험에서 다룬 내용을 토대로 빛의 간섭 현상과 회절 현상을 다룬 실험을 진행하였다. 실험을 통해, 빛의 간섭/회절 현상의 정의와 특징에 대해서 자세히 알아볼 수 있었다. 단일 슬릿을 이용하여 슬릿의 폭이 커질수록 회절 무늬의 폭 사이가 줄어든다는 것을 알게 되었다. 또한, 이중 슬릿을 이용하여 두 슬릿 사이의 간격이 커질수록 간섭 무늬 간격이 줄어든다는 것도 새롭게 알게 되었다.
실험 중에, 슬릿의 폭이 너무 작아서 스크린의 비춰지는 레이저 빛의 폭을 측정하는 데 어려움을 겪었다. 최대한 정확한 측정을 하려고 노력했지만, 빛의 퍼짐 현상이 심해서 자의 눈금이 제대로 보이지 않았고 사진으로 찍어 측정해보려고도 했지만 육안으로 보이는 것과 사진상의 빛의 모습이 조금 달라서 측정값을 정확히 알 수 없었다. 이론식인 에서 과 이 일정하므로, 나머지 두 값이 정확히 반비례해야 하는데 우리가 측정한 값이 정확하지 않아서 실험 3-(2)와 4-(2)에서의 오차가 생긴 것 같다.

키워드

일반물리실험,   회절,   간섭