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빛의 간섭 및 회질
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빛의 간섭 및 회질
1. 실험목적
레이저(Laser)를 이용하여 빛의 특성인 회절과 간섭현상을 관찰하고, 영(Young)의 실험을 통해 빛의 파장측정방법을 이해한다.
2. 기본원리
단일슬릿에 의한 회절
회절이란 빛이 모서리에서 휘거나 번져나가는 현상을 말한다. 수면파나 호이겐스의 원리로부터 슬릿을 통과한 파동들은 모든 방향으로 퍼져나간다. 그림 20-1(a)와 같이 직진하는 광선들을 생각하면 이들은 모두 같은 위상에 있으므로 스크린의 중앙에 밝은점(중앙 제1극대)을 만들 것이다. (b)에서는 슬릿 안의 제일 윗점과 제일 밑점을 지나는 빛들이 정확히 한 파장 만큼 차이가 나는 경우에는 슬릿의 중심을 지나는 빛과 밑점을 떠나는 빛과는 반-파장의 위상차이를 갖게 된다. 이 두 빛들은 정확히 반대의 위상(180도 차이)에 있으므로 소멸간섭을 일으키게 될 것이다. 똑같은 이치에 의하여 밑점에서 약간 떨어진 점을 출발하는 빛과 중심에서 약간 떨어진 점을 지나는 빛들도 서로 소멸간섭을 하게 된다. 이렇게 하여 슬릿의 상반부를 지나는 빛들과 하반부를 지나는 빛들은 대칭적으로 서로 소멸간섭을 하게 된다.
[제1극소점] (20-1)
(c)와 같이 슬릿의 밑점과 윗점의 경로차가 인 경우도 똑같은 설명에 의해
[제2극소점] (20-2)
(d)의 경우는 2차 극소점이 되고 따라서 극소가 일어나는 조건은 다음과 같다.
[극소] (20-3)
인 경우는 극소가 아니라 가장 큰 극대가 된다.
3. 다중슬릿에 의한 회절
다중슬릿(회절격자)에 의한 빛의 회절은 영의 이중슬릿 실험분석과 유사하다. 이 회절격자는 스펙트럼을 연구하는 데 간단하고 가장 유용한 기구이다. 이 격자는 잘 닦여진 반사나 전송면 위에 균일하게 간격을 둔 미소평행선인 그릿(grid)으로 이루어져 있는데, 요셉 프라운호퍼(1787~1826)에 의해 광범위하게 사용되었다. 오늘날 보통 1센티당 10,000개 정도의 선을 가지는 격자들이 흔히 사용되고 있으며 빛의 파장을 정확히 측정하는데 사용되고 있다.
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2013.05.01
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