마이켈슨Michelson 간섭계

소개글

마이켈슨Michelson 간섭계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험이론
2.실험장비
3.실험방법
4.측정값
5.실험결과
6.질문및검토
7.토의및감상
8.참고문헌및출처

본문내용

결맞음 길이는 7μm가 측정이 되었고 장파장투과필터를 사용하였을 때는 12μm, 녹색 투과필터를 사용하였을 때는 9μm가 나왔습니다. 실제로 이러한 측정값이 나왔는데 라는 수식에서도 볼수있듯이 파장의 길이가 길수록 결맞음의 길이 또한 길어 지는 것을 알수가 있었습니다.
실험3. 이번 실험은 빛이지나가는 광경로에 유리판으로 막았을 때 어떠한 변화가 나타나는지를 알아 보는 실험입니다. 백열등을 사용하고 유리판을 놔두었을 경우에는 순간적으로 간섭무늬가 보이지 않고 거울을 광원쪽으로 이동하였을 때에 다시 간섭무늬가 보이는 것을 확인하였습니다. 이것은 백열등의 결맞음 길이가 매우 짧기 때문에 유리판에 의해서 간섭무늬가 사라졌다고 생각하였습니다. 실제로 유리판을 이용해 광경로를 막은 경우 광경로차는 로 주어지고 저희가 측정한 실험과는 약 12μm의 차이가 나는 것을 알수가 있었습니다. 이러한 오차가 나는 원인으로는 저희가 기준을 삼은 반만 보이는 간섭무늬의 위치를 정확하게 알수가 없어서 반대편 반쪽모양의 간섭무늬모양이 생기는 것을 제대로 맞추지 못했기 때문에 생긴 것 같았습니다.
7. 질문 및 응답
(1) 레이저를 이용해 단 하나의 어두운 무늬를 만들었을 때, 나오는 빛이 없어졌다면 이 경우 레이저 광원에서 나온 에너지는 어디로 갔는가?
레이저 광원에서 나온 에너지는 그대로 보존이 된다. 레이저를 이용해서 나타나는 간섭무늬는 전기장에 의한 것이라고 볼 수 있다. 모든 어두운 무늬로 만들어졌을 때 에너지는 우리눈에는 보이지 않는 자기장의 에너지로 바뀌었다고 생각됩니다.
(2) 실험-2에서 보상판을 사용하지 않으면 간섭무늬를 관찰하기 어렵다. 그 이유는?
BS에서 갈라진 후 다시 스크린으로 모일 때 하나는 BS를 한번 또 다른 하나는 3번 통과하게 된다. 이 때문에 실제 경로차외에도 약간의 경로차가 더 생기기 때문에 간섭무늬를 관찰하기 어렵다. 하지만, 보상판을 사용하는 경우 두 광파 사이의 광경로차는 실질적인 경로차의 의해서 발생된다. 한편 광경로차는 파장에 따라서 달라진다. 따라서 보상판이 없는 간섭계의 경우는 정량적 작업을 위해서 반드시 준단색광이나 레이저광을 사용해야 한다. 그러나 보상판이 삽입되면 분산효과가 상쇄되기 때문에 넓은 주파수폭의 광원을 사용해서도 식별이 가능한 무늬를 얻을 수 있다.
(3) 실험-3에서 유리판을 넣었을 때 무늬가 사라진 이유는? Na-등과의 차이는?
유리판을 넣었을 때 백열등의 경우는 간섭 무늬가 사라졌다. 그 이유는 백열등의 경우는 결맞음 길이가 매우 짧으므로 유리판에 의해서 간섭무늬가 사라지는 것이다. 백열등과 달리 레이저와 Na-등같은 경우는 상대적으로 유리판에 의해서 생기는 경로차이를 무시할 수있을만큼의 결맞음 길이를 가지고 있으므로 간섭무늬가 사라지고 조금 일그러진 모양으로 남아 있게 된다.
(4) 선폭이 큰 광원이 결맞음길이가 짧은 이유를 물리적으로 설명해 보시오.
결맞음 길이는 결맞음 시간에 비례한다고 할 수 있다. 결맞음 시간과 선폭은 서로 역수관계
에 있다. 이고 라고 나타 낼 수 있다. 결맞음길이는 광속에 결맞음 시간을 곱한 값에 해당이 된다. 파장의 선폭이 크다면 당연히 주파수 선폭 또한 커지게 될것이며 결맞음시간은 이에 반해 줄어들 것이고 따라서 결맞음 길이 또한 줄어들게 됩니다.
8. 토의 및 감상
이번실험은 광학 수업시간에 배운 마이켈슨 간섭계 실험이었다. 광학 수업시간에 배웠을 때 불스아이라는 말을 들어보았고 거울의 위치를 조절하면 간섭무늬가 잘 만들어 질줄 알았는데 막상 실험을 해보니 매우 민감하게 거울의 위치가 조절 된다는 것을 알 수가 있었다. 그래서 조절하는 것을 만지기만 해도 간섭무늬가 흐트려지고 일그러졌다. 이러한 간섭계를 이용해서 무엇을 할수 있을까 생각을 해보았는데 우리가 실험을 했던 것처럼 광원의 파장을 계산하고 결맞음 길이를 알아내서 활용할 수 있을 것 이라고 생각해보았다. 수업과 실험을 하기전에는 난 레이저의 결맞음길이는 정말 무한할정도로 길 것이라고 생각해보았으나 실험을 해보고 결맞음 길이를 확인 해봄으로써 그것이 아니라는 것을 알 수가 있었다.
9. 참고문헌 및 출처
Introduction to Optics, Pedrotti
Optics, Eugene Hecht
한국광산업진흥회 전자도서관
경상대학교 - 물리의 이해 http://physica.gsnu.ac.kr/
Universite de Strasbourg
http://astro.u-strasbg.fr/~koppen/discharge/

키워드

Michelson 간섭계,   물리실험,   광학실험,   실험보고서,   Michelson,   간섭계,   간섭,   optics