마이크로파 실험 by pasco

소개글

마이크로파 실험 by pasco에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목 적
2. 실험원리
3. 기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 실험 시 주의사항
6. 실험결과
7. 분석
8. 고찰 및 개선사항

본문내용

eriment 9: Michelson Interferometer
최대 세기가 측정되는 반사판A의 초기, 최종 위치 측정
실험1
실험2
반사판의 초기 위치(cm)
69.95
반사판의 초기 위치(cm)
68.5
최소 세기를 지난 횟수(n)
10
최소 세기를 지난 횟수(n)
10
반사판의 최종 위치(cm)
84.25
반사판의 최종 위치(cm)
82.9
파장 값(cm)
2.86
파장 값(cm)
2.88
Experiment 3: Standing Waves와 마찬가지로 파장을 계산해 낼 수 있다. 파장을 기반으로 진동수를 계산하여 오차 값을 구할 수 있다. Experiment 3: Standing Waves보다는 오차가 적게 나온 것을 확인 할 수 있다.
8. 고찰 및 개선사항
Experiment 1: Introduction to the System
마이크로파의 세기는 거리에 반비례한 다는 것을 확인하고 마이크로파는 구면파가 아닌 평면파라는 것도 확인할 수 있는 실험이었다. 파의 세기가 측정 불가 할 정도로 약해지기 때문에 다양한 측정값은 얻는 것이 힘들었다. 이 실험 간에 마이크로파 측정에 있어 눈금을 읽기 위해 가가서기만해서 눈금이 흔들리고 값이 달라지는 경우가 확인 되었는데 이것이 오차가 만들어진 큰 원인이라고 생각된다. 최대한 주변의 사물 등을 정리하고 측정자 외의 다른 인원은 실험 장비에 영향이 미치지 않는 곳에 있는 것으로도 오차를 크게 줄일 수 있을 것이다.
Experiment 2: Reflection
이론적으로 입사각과 반사각의 크기는 같아야 하지만 그것이 확인 되었던 측정값은 40도의 입사각일 때만 이었다. 파가 반사판에 반사 된 이후의 세기가 크게 줄어 측정 하는데 어려움이 있었다. 그리고 반사판이 완벽하게 평평하지 않은 점(약간 휘거나), 반사판을 고정하는 홀더가 바닥과 수평하게 세워지지 않는 점을 때문에 측정을 반복해도 오차가 줄지 않았던 것으로 판단된다. Goniometer의 수평과 반사판의 수평이 확실히 잡히지 않은 점이 오차를 만들었으며 도구적 한계를 극복하지 않는 이상 크게 오차를 줄일 수 없다고 본다.
Experiment 3: Standing Waves Measuring Wavelengths 방법B
정상파의 특성을 이용하여 파장을 구하였으며 파장을 이용하여 진동수를 구할 수 있다.
(속도=파장x진동수)이다. 이때 파동의 속도는 빛의 한 종류로 빛의 속도(3x10^8m/s)와 같다. 따라서 진동수를 계산해보면 다음과 같다. 3x10^8/0.0286(실험1), 3x10^8/0.0316(실험2) 각각 10.5GHz, 9.49GHz이다. 본래 마이크로파의 진동수는 10.525Hz이며 오차를 확인하면 다음과 같다. 0.238%, 9.83%의 오차이다. 실험1의 측정값은 준수하다.
Experiment 4: Refraction Through a Prism
프리즘에 직각으로 마이크로파를 쏘아 굴절되는 각도 중 최댓값을 찾아 굴절각을 확인하는 실험이었다. 스넬의 법칙을 통해 프리즘의 굴절률을 얻을 수 있었다. 하지만 프리즘은 빈 프리즘 모양의 통에 스타이렌 입자를 채워 넣어 실험을 진행하였고 엄밀히 말하면 2개의 매질을 파동이 통과한 셈이 된다. 만일 프리즘에 입자를 채우지 않았다면 프리즘은 공기로 찬 빈 상자가 될 것이고 이에 따라 굴절률은 감소할 것이다.
Experiment 5: Polarization
첫 번째 실험을 통해 마이크로파의 파형을 유추할 수 있게 된다. 수신기를 회전 시키면 파동의 세기가 대칭되게 그래프가 그려지는 것을 확인 할 수 있다. 이는 마이크로파가 종파가 아닌 횡파라는 것을 유추 가는 하다. 또 세 번째 그래프를 통해 마이크로파는 위아래로 진동하는 횡파라는 것을 확인 가능하다. Polarizer의 빈틈의 방향과 일치하게 파동이 통과하기 때문에 수직일 때가 가장 세기가 강하다.
Experiment 6: Double-Slit Interference
두 개의 슬릿을 놓고 파동이 통과하면 보강 간섭과 소멸 간섭이 일어나는데 이 조건은 다음과 같다. (보강 간섭의 조건), (소멸 간섭의 조건) . 보강 간섭이 이루어지는 각도를 확인하면 이다. 이때 =2.85cm d=7.5cm 이므로 . =0, 22.3, 49.5이다. 하지만 실험 간에는 49.5도에서의 세기가 측정되지 않았고 이는 파동이 전달되기에 파동의 세기가 부적절했다고 생각된다.
Experiment 9: Michelson Interferometer
Experiment 3: Standing Waves과 유사하지만 더욱 정교하게 설계된 실험이다. 마찬가지로 진동수를 계산할 수 있다. 3x10^8/0.0286(실험1), 3x10^8/0.0288(실험2) 각각 10.5GHz, 10.4GHz이다. 본래 마이크로파의 진동수는 10.525Hz이며 오차를 확인하면 다음과 같다. 0.238%, 1.19%의 오차이다. 앞서 실험한 Experiment 3: Standing Waves보다 결과가 더 균일하게 나온 것을 확인 할 수 있다.
정리
앞서 실행된 모든 실험들은 측정 및 설계를 육안으로 해야 했다. 따라서 모든 실험에 크고 작은 오차가 따를 수밖에 없으며 대게 그 오차는 크게 나타나고 있다. 전반적으로 오차의 원인은 실험 도구의 한계점과 육안 관찰이라고 할 수 있다. 하지만 이러한 와중에도 오차를 최소 할 수 있는 방법은 다음과 같다. 최대한 측정자를 한명으로 제한하여 한명의 측정자가 모든 측정(눈금)을 읽는다. 다른 방법으로는 실험 간 마이크로파의 세기에 주변 사물이 큰 영향을 끼치는 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 불필요한 물품을 모두 정리하고 측정 간에 측정자를 제외한 나머지 참여인원들은 수신기 또는 발신기 뒤 쪽으로 위치하도록 한다.
9. 참고 문헌
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1066068&cid=40942&categoryId=32227
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1158044&cid=40942&categoryId=32227
대학물리학/Young and Freedman/자유아카데미/pg.1138-1253

키워드

microwave,   마이크로파,   microwave optics