파동 광학 실험 (공기 쐐기, 뉴턴링, 페브리 페로 간섭계)

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파동 광학 실험 (공기 쐐기, 뉴턴링, 페브리 페로 간섭계)에 대한 보고서 자료입니다.

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본문내용

차 원인 및 토의
오차 원인은 첫 번째로 렌즈를 제대로 닦지 않아서이다. 렌즈를 닦고 안 닦고의 차이가 눈으로 보일만큼 심하게 바뀌었기 때문이다. 그 다음으로는 뉴턴 링에 접속되어 있는 정도이다. 뉴턴 링이 동서남북 정확한 강도로 고정이 되어있다면, 가운데에 정확하게 검은 색이 나타나고 일그러지지 않고 정확한 원을 그리며 나타나게 된다. 하지만, 한쪽으로만 편중된 상태로 고정이 된다면 원이 일그러지는 등 뉴턴 링이 제대로 나타나지 않게 된다.
질문
1) 간섭무늬는 직선인가, 곡선인가?
사진에서 보이는 바와 같이 중앙에는 검은색, 그리고 그 주위를 간섭무늬가 원 형태로 둘러싸고 있다.
2) 간섭무늬의 간격은 일정한가?
뉴턴 링은 렌즈를 통해서 간섭이 만들어지는 것이다. 그리고 이 렌즈는 렌즈의 중심부에서 가장자리로 갈수록 기울기가 커지게 된다. 이는 구면수차를 만들게 되는 원인이 되기도 하고 이에 따라 간섭무늬도 영향을 받게 된다. 따라서, 공기 쐐기처럼 기울기가 일정한 두 판막으로 실험을 했다면, 간섭무늬 간격이 일정한 뉴턴 링이 만들어 지겠지만 뉴턴 링은 렌즈의 위치에 따라 기울기가 다르므로 가장자리로 갈수록 좁아지게 된다.
[3] 다중간섭(Fabry-Parot) 관측
- 패브리-페로(Fabry-Parot) 간섭계
1899년 패브리(C. Fabry)와 페로(A. Perot)는 다중 광속이 만드는 간섭을 이용한 간섭계를 만들었다. 이 간섭계는 고도의 분해능을 가진 분광계로 활용되기도 하고, 또한 레이저를 작동시키는 공진기로도 이용된다.
패브리-페로 간섭계는 광학적으로 매우 평탄한 두 장의 유리판을 평행하게 배치한 단순한 구조를 하고 있다. 각각의 유리의 안쪽 면은 금속을 입히거나 여러 층의 박막을 입혀서 반사율 R을 높혀준다. 두 유리가 마주하는 간극을 조절할 수 있는 경우, 즉 d를 조절할 수 있는 장치를 특별히 패브리-페로 간섭계(interferometer)라고 하고, 이를 조절할 수 없게 만든 것을 패브리-페로 에탈론(etalon)이라 한다.
두 개의 볼록렌즈 사이에 패브리-페로 간섭계나 에탈론을 두고 간섭의 결과를 스크린에 나타내게 한 배치를 보여주고 있다. 여기서 넓게 퍼져 있는 광원은 앞의 볼록렌즈의 초점면에 위치하고 있어 렌즈를 통과한 빛은 평행광선이 되어 간섭계 속으로 들어가게 된다. 한편 하나의 광선은 간섭계 내에서 수많은 내부반사를 거친 후 입사한 빛과 나란한 방향으로 간섭계를 빠져 나간다. 이들은 두번째 볼록렌즈에 의해 집속되어 이 렌즈의 초점면에 놓여 있는 스크린에서 만나 간섭의 결과가 나타나게 된다.
왼쪽의 볼록렌즈의 초점면에 있는 광원의 P점에서 나온 빛은 모두 패브리-페로 간섭계에 θ로 입사한다. 간섭계 내부에서 내부반사를 거친 모든 빛은 다시 오른쪽의 볼록렌즈를 거쳐 이 렌즈의 초점면에 있는 스크린의 한 점에 모인다. θ에 따라 간섭의 결과가 달라 스크린에는 광축을 중심으로 한 동심원 형태의 간섭무늬가 나타나게 된다.
●참고문헌
빛의 과학
실험매뉴얼
뉴턴과 아인슈타인 우리가 몰랐던 천재들의 창조성-(공)저:홍성욱
(http://books.google.co.kr/books?id=rl0wA7ZrPGkC&pg=PA267&lpg=PA267&dq=%EB%89%B4%ED%84%B4+%EA%B3%A0%EB%A6%AC&source=bl&ots=muNV0nH3C9&sig=FmedtEjdPdR24QBsDlPf9pFkLt0&hl=ko&sa=X&ei=vbVjU478NcKLkwXa6oDoCA&ved=0CGAQ6AEwDQ#v=onepage&q=%EB%89%B4%ED%84%B4%20%EA%B3%A0%EB%A6%AC&f=false)
다음 백과사전
(http://100.daum.net/encyclopedia/view.do?docid=b04n0921a)
WIKIMEDIA COMMONS
(http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fabry_Perot_Etalon_Rings_Fringes.png)
물리의 이해(http://physica.gnu.ac.kr/phtml/optics/interference/multiinter/multiinter.html)
(http://physica.gnu.ac.kr/phtml/optics/interference/multiinter/multiinter2.html)
구글검색
(http://www.fen.bilkent.edu.tr/~aykutlu/msn513/fibersensors/fabryperot.pdf)

키워드

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