마이켈슨간섭실험

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마이켈슨간섭실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험이론
2.실험장비 설치 및 운영방법
3.실험과정
4.실험결과

본문내용

운영”을 참고한다.
2. 회전 테이블을 빛 가르개와 움직일 수 있는 거울 사이에 놓고 광경로에 수직하게 한다.
※ 참고 : 만약 움직일 수 있는 거울이 빛 가르개 쪽으로 가깝게 되어 있으면 회전테이블이 맞지 않게 된다. 이럴 때는 엄지손가락으로 돌리는 나사를 풀고 거울을 뒤로 약간 옮길 필요가 있다.
3. 회전 지시침에 유리판을 붙인다.
4. 지시침의 Vernier 눈금에 "0" 표시가 있는 가장자리를 간섭계 밑받침에 써있는 각도기의 눈금 0에 맞춘다.
5. 레이저 앞에 있는 렌즈를 치운다. 스크린을 유리판과 움직일 수 있는 거울 사이에 놓고 잡고 있는다. 만약 스크린 상에서 하나의 밝은 점과 몇 개의 이차 점들을 볼 수 있으면 회전 테이블의 각도를 조절하여 밝은 점 하나가 되게 한다. 그런 다음 회전 지시침 눈금을 재 정렬한다. 이제 유리판은 광경로에 대하여 수직하여야 한다.
6. 스크린과 렌즈를 원 위치에 두고 스크린에 명확한 줄무늬를 얻기 위하여 필요하면 약간의 조정을 할 수 있다.
7. 회전 지시침 팔을 움직여 테이블을 회전시킨다. 테이블을 0도에서 각도(적어도 10도 이상)로 회전시키면서 이동되는 줄무늬의 수를 센다.
4.실험과정
실험 1. 간섭학문 입문
part.1 파장
<실험장비 설치 사진>
<초점을 맞추어 동심원 모양의 간섭무늬를 만든 것>
횟수(m)
거리
파장
25
8m
640nm
25
8m
640nm
25
8.2m
656nm
25
8m
640nm
25
8.2m
656nm
평균값
8.08m
646nm
-실제파장 : 630nm
평균오차 : -2.603%
Part.2 편광
편광판의 각도
0
90
180
270
360
밝기
밝음
어두움
밝음
어두움
밝음
- 편광판이 0도일 때 빛이 편광판을 통과하는 것을 확인하였고, 90도일 때 빛이 차단되는 것을 확인하였다. 위의 결과를 토대로 들어오는 레이저는 횡파가 아닌 종파인 것으로 여겨지며, 평면파 인 것을 확인할 수 있다.
질문
1. 마이크로미터 움직임으로부터 λ를 계산할 때, 왜 dm에 2배를 합니까?
- 거울에 의한 굴절이 두 번 일어나기 때문에 dm이 아닌 2dm으로 계산한다.
2. 왜 거울을 움직여 하나의 줄무늬 간격을 측정하지 않고 많은 줄무늬가 지나가는 수를 셉니까? 왜 여러 번 측정하여 평균을 냅니까?
-줄무늬 간격이 회절에 의해 번짐이 심하여, 제대로된 측정이 어렵기 때문에 보다 정확한 값을 얻기 위해서 지나가는 줄무늬 수를 평균 내서 계산한다.
3. 화브리-페로 방식으로 실험하였을 때, λ가 같은 값이 나왔습니까? 만약 그렇지 못하다면 무슨 이유로 이러한 차이가 생겼다고 추측합니까? 두 값 중에서 한 값이 다른 값에 비해 보다 자신이 있습니까?
-시간 상 화브리-페로 방식으로 실험하지 않았다.
4. 사용한 광원의 파장을 정확하게 안다면, 얻은 결과와 비교하십시오. 만약 차이가 나면 무엇이 이 차이를 주는데 기여하였다고 추정합니까?
-파장이 25회 지나가는 동안 이동 거리를 측정를 측정하는데 사람 눈으로 측정함에 있어서, 파장이 지난 간 횟수를 정확히 파악하기에 많은 어려움이 있기에 어느 정도의 오차가 발생하는 것으로 여겨진다.
5. 간섭계 상에 있는 마이크로미터를 사용하여 거울의 움직임을 측정할 때, 어떠한 요인이 측정의 정확도에 한계를 준다고 생각합니까?
-사람의 눈이 측정의 요인이다. 사람의 눈으로 같은 것을 계속 바라보고 되면, 어느 순간되면, 정확하게 지나간 파장의 숫자를 인지하기 힘들기 때문이다.
6. 아는 파장의 광원을 사용하여 줄무늬 수를 셈으로서 거울의 움직임을 측정할 때, 어떠한 요인이 측정의 정확도에 한계를 준다고 생각합니까?
-사람의 눈으로 측정할 때 시작점이 모호하고 끝나는 점도 모호하기 때문에 우리가 1번 지나갔다고 하지만, 실제로 이게 1,5파장이 지나간건지 1.3파장이 지나간 것인지를 확실하게 알 수 없기 때문이다.
7. 간섭무늬를 만드는데 있어 편광이 하는 역할은 무엇이라 생각합니까?
-편광을 이용하면, 다른 파장에 의한 잡음을 줄일 수 있다.
실험2. 공기의 굴절율 측정
<실험사진>
압력
10
20
30
40
50
60
파장
3
6
9
13
17
22
압력
0
10
20
30
40
50
60
굴절률
1
1.00000945
1.00002835
1.0000567
1.00009765
1.0001512
1.0002205
질문
1. 그래프로부터 1기압(76cmHg)의 공기의 굴절률 n대기압 을 구하시오.
-=1.00023 정도로 예측된다. 완전한 진공 상태를 만들 수 없기 때문에 정확한 대기압을 계산할 수 없다.
2. 이 실험에서 압력과 굴절률은 비례하는 것으로 가정한다. 이 가정을 어떻게 검증할 수 있는지 설명하시오.
- 위에서 주어진 굴절률을 보면, 굴절률은 파장에 비례하고, 파장은 압력에 비례하는 것을 위의 그래프와 표를 보면 알 수 있다. 이 사실을 통하여, 압력과 굴절률은 서로 비례하는 것을 알 수 있다.
3. 기체의 굴절률은 압력 뿐 아니라 온도에 의하여서도 좌우된다. 공기의 굴절율의 온도 의존성을 알아낼 수 있는 실험에 대하여 구상하고 설명하시오.
- 실험.2와 같이 구성하고, 진공 파이프를 이용하지않고 그 부분에 가열관을 넣고 온도 변화에 따른 굴절률을 확인하면 된다.
실험 3. 유리의 굴절율
<실험사진>
각도
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
평균 굴절률
1회
3
4
5
12
13
14
15
15
16
16
1.221096387
2회
3
4
5
12
13
15
15
16
16
17
1.224106548
3회
3
4
5
12
13
14
15
16
16
17
1.222737904
4회
3
4
5
12
13
14
16
16
16
17
1.223651402
5회
3
4
5
12
13
14
15
15
16
16
1.222003567
- 각 실험에서 얻은 평균 굴절률을 이용해서 전체 실험에서의 유리의 굴절률을 구하면 =1.222719가 나온다. 위 실험에서 굴절률의 차이가 조금씩 나타나는데 이것은 지나간 파장의 개수를 정수개로 생각하여, 계산했기 때문이다. 그래서 파장의 시작점과 끝점 사이에 정수가 아닌 파장의 길이가 생략되었으므로 오차가 발생하게 된다.

키워드

마이켈슨,   간섭,   간섭계