이중슬릿에 의한 영의 간섭 실험

본문내용

(식 1)에서
로 둘 수 있다. 이를 (식 1)에 다시 적용하면 아래의
식을 얻는다.
[그림 5] 이중슬릿의 간섭 무늬에 의한 강도 분포
이 식에 의하면 최대점의 밝기는 중심축으로부터의 거리에 관계없이 항상 일정해야 하지만 실제에 있어서 최대로 밝은 간섭 무늬도 아래 그림에서 보는 바와 같이 중심에서 멀어지면서 어두워진다.
[그림 6] 이중 슬릿에 의한 회절 무늬 형태
우선, 간섭하는 두 빛이 광원에 해당하는 S1, S2 점에서 멀어지기 때문에 구면파의 성질에 의해서 각각의 진폭이 줄어들어 간섭 무늬의 밝기가 감소하기도 하지만, 더 큰 원인은 가간삽성의 공간적 한계에 있다. 즉, 빛의 간섭성은 유한한 거리 이내에서만 유지되는데, 중심축에서 멀어질수록 간섭하는 두 빛의 광로차가 증가하며, 이 광로차가 증가할수록 두 빛이 서로 간섭할 수 있는 '가간섭성'이 저하하기 때문에 간섭무늬의 밝기가 감소하게 된다.
영의 간섭 장치에서는 간섭에 직접 관여하는 S1, S2 두 개의 슬릿 앞에 반드시 또 하나의 슬릿 S를 두어야 간섭 무늬를 관찰할 수 있다. S까지 입사한 빛은 여기에서 호이겐스의 원리에 의하여 S점을 원점으로 하는 구면파를 만든다. 이 구면파는 모두 한점에서 나온 빛이므로 슬릿 S1, S2를 통과한 빛은 간섭성을 갖는다. 이제 이 파면을 슬릿 S1, S2로 분리하였다가 다시 중첩시키면 가간섭 거리 한계 내에서 시공간적으로 안정된 간섭 무늬를 생성할 수 있게 된다. 그러나 S에 입사하는 빛이 가간섭성이 우수한 레이저 빛인 경우는 S 없이 바로 S1, S2 만으로도 안정된 간섭 무늬를 얻을 수 있다.

키워드

이중 슬릿,   영의 실험,   빛의 간섭,   호이겐스의 원리,   무늬,   회절