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빛의회절
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REPORT
-빛의회절-
실험이론
➀호이겐스의 원리(Huygens principle)
빛의 파동설에서 광파의 진행 상태를 작도하는데 쓴 원리. 시간 경과에 따라 나타나는 파면형태 변화는 일정한 시각의 파면 위의 각점을 새로운 제2파원으로 간주하고, 제2파 파면집합에 접하는 면을 작도하면 기하학적으로 결정할 수 있다는 것을 말한다. 즉 파도가 퍼질 때 파도의 골짜기 또는 산처럼 위상이 같은 점을 이은 면을 파면이라고 하고, 파면이 평면이면 평면파, 구면이면 구면파라 한다. 파면과 파도의 진행방향은 서로 수직이다.
파면이 전달되는 방식을 설명할 때는 어떤 시각에서 파면상의 각 점이 파원이 되어 새로운 구면파를 보낸다고 생각하면 된다. 이 새로운 구면파를 2차파라 하고, 다음 파는 이 2차파의 포락면(包絡面)에 따라 주어진다는 것이다. 이 원리는 네덜란드 물리학자 C. 호이겐스가 빛의 파동설에서 광파의 진행상태를 작도하는 데 이용하였다(1690). 그는 이 원리로부터 반사·굴절현상을 설명하였다. 1818년 A.J. 프레넬은 이를 확장하여 2차파의 간섭으로부터 회절현상을 설명하였다. 1882년 G.R. 키르히호프는 파동방정식을 바탕으로 회절이론을 전개하여, 호이겐스의 원리에 대한 이론적 기초를 구축하였다.
➁영의실험
간섭이란 두 개 이상의 파동이 서로 겹쳐서 중첩의 원리에 의해 각 파동의 변위가 합해지는 것이다. 1801년 영국의 과학자 영은 이중 슬릿 S1, S2를 이용하여 스크린에 밝고 어두운 무늬가 연속적으로 나타나는 것을 관측하였다. 이 때 단일 슬릿을 이용하여 이중 슬릿에서 나오는 두 빛이 같은 위상을 갖도록 맞춰 주었다.
이중 슬릿에서 나오는 두 빛의 경로차가 반파장의 짝수 배이면 보강 간섭(밝은 무늬)이고, 반파장의 홀수 배이면 상쇄 간섭(어두운 무늬)이다.
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2013.05.01
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