물리실험 - Laser를 이용한 간섭 및 회절실험

소개글

물리실험 - Laser를 이용한 간섭 및 회절실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

종류
d의 계산값
d의 측정값
오차 계산
단일 슬릿1
0.28mm
0.25mm
단일 슬릿2
0.27mm
0.35mm
이중 슬릿1
0.24mm
0.25mm
이중 슬릿2
0.36mm
0.30mm
② 다중 슬릿에 의한 구하기 - 오차가 거의 없었다.
오차원인 : 슬릿의 간격이 육안으로 측정하기 힘들거나 거의 불가능할 만큼 작았다. 이로 인해 슬릿의 간격을 버니어 캘리퍼스로 측정함에 있어서 상당한 오차가 났을 것이다. 간격이 좁은만큼 측정이 힘든데다가 그 간격 사이로 나오는 빛이 우리 눈에 도달 할 때 그대로 오는 것이 아니라 간섭이나 회절을 할 것이다. 그래서 실제 간격에 비해 측정이 부정확했을 것이다.
슬릿의 간격 측정도 부정확했지만, 스크린에 나타난 상의 거리를 측정할 때도 마찬가지다. 스크린에 나타난 빛이 중앙에서 멀어질수록 뚜렷하다가 희미해졌다. 그래서 측정할 때 어느정도까지 간격으로 측정해야 할지 곤란했었다. 정확히 어디까지 빛이 확실히 있는 것이 아니라 서서히 흐려지는 부분이 있어서 측정자의 기준대로 측정되었다. 따라서 측정에 의한 오차가 또 한번 발생하였다.
슬릿과 스크린 사이의 간격을 생각 해 보면, 슬릿과 스크린이 서로 완전히 평행이 되게 나란히 있어야 한다. 그러나 실험할 때 슬릿과 스크린 사이의 간격을 의심하여 두 번 측정 해 보았는데, 그 결과에 차이가 있었다. 즉, 슬릿과 스크린이 완전히 평행이 된 것이 아니었다. 평행이 되게끔 최대한 맞추려고 노력 하여 재 실험을 몇 번 반복하긴 하였으나, 완전한 평행이 아니었을 것이다. 그리고 평행이라 할지라도 스크린에 맺힌 상을 측정하기 위해 버니어 캘리퍼스를 갖다 댈 때 마다 스크린이 흔들려서 거리에서 오차가 발생했을 것이다.
7. 결론
이번 실험은 Laser를 이용하여 빛의 간섭과 회절현상을 직접 관측하여 Laser의 파장과 단일, 이중슬릿의 간격을 구해보는 실험이었다. 이 실험은 재 실험을 여러 번 하였는데, 측정하게 되는 것이 어떤 기계를 이용하여 정확한 값을 읽어내는 것이 아니라, 우리가 직접 측정해야 하는 것이기 때문에 여러 가지 오차가 있었다. 그 오차를 줄일 수 있는 것은 최대한 줄여서 제대로 실험을 하고자 하여 여러 번 반복 실험을 하였고, 단일과 이중슬릿에 의한 실험은 오차가 상당히 발생하긴 하였으나, 그 중 가장 작은 경우를 이용하였으며, 다중슬릿에 의한 실험은 매 실험마다 오차가 무시할 정도로 매우 작거나 측정과 계산이 모두 동일하게 나왔다.
다중슬릿이 무시할 만큼 작은 오차율이 나왔지만, 이중이나 단일 슬릿의 실험인 경우 오차가 많이 발생하였는데, 이는 슬릿과 스크린 사이의 거리에 인한 것이다. 앞서 오차분석에서 언급한대로, 스크린과 슬릿이 완전한 평행이지 않았고, 또한 맺히는 상도 뚜렷하게 경계가 나뉘어져 어디까지가 빛이 도달한 부분이고 어디까지가 아닌 것인지 정확히 알 수 없었다. 이로 인해 측정자의 짐작에 의한 오차가 많이 발생하였고, 스크린도 측정할 때 마다 고정된 것이 아니라 흔들렸기 때문에 단 몇 mm 만큼이라도 오차에 상당히 영향을 미쳤을 것 같다. 최대한 상을 뚜렷하게 보기 위해 처음 실험 할 때는 오후에 실험을 하였으나, 재 실험을 할 때는 해가 진 저녁 시간대에 하고, 외부의 빛도 차단하기 위해 커튼을 다 치고 실험실의 형광등도 모두 끄고 하였는데도 거리가 5m로 멀다 보니까 빛이 뚜렷하게 스크린까지 도달하지 못하는 것을 볼 수 있었다. 슬릿과 스크린 사이의 간격을 좁히면 당연히 상이 또렷하게 맺히긴 하지만, 그렇게 되면 오히려 거리가 먼 것 보다 오차가 더 발생하였다. 상을 구분할 수 있을 정도로 간격이 떨어지는 것이 아니라, 너무 좁고 작은 상이 만들어 지므로 이것 또한 측정에서 오차를 불러일으켰다. 결국 5m의 간격으로 멀리 두고 실험하는 것이 상이 또렷하였다가 가장자리로 갈수록 흐릿해지더라도 비교적 적은 오차율을 가질 수 있었다.
이번 실험은 다른 실험들에 비해서 시작부터 흥미가 있었는데, 지난 학기에 배웠던 파동과 광학 시간에서, 파동과 광학 두 부분에서 회절과 간섭에 대해 학습하였기 때문이다. 수업시간에는 교수님께서 칠판에 그려주시는 것과 교재의 그림을 보고 이해하였으나, 실제로 회절과 간섭이 일어나는 것을 실험을 통해서 측정하고 알 수 있어서 이해하는데 많은 도움이 되었고, 그만큼 흥미로웠다.
8. 참고문헌
http://physica.gsnu.ac.kr
http://hepth.hanyang.ac.kr/~sjs/physph/991/laser.hwp

키워드

이중 슬릿,   Laser를 이용한 간섭,   빛의 파동적인 현상