일반물리학실험 | 회절격자의 격자상수 측정

 

 

 

TIP

 

 

1. 빛의 회절 현상을 이해하기 위해 격자 상수를 알고 있는 회절격자를 이용하여 주어진 광원의 파장을 측정하고 이 광원을 사용하여 미지의 회절격자의 격자상수를 구한다.
2. 측정값과 이론값의 오차를 구하여본다

 

 

 

아래 그림에 나타나 있는 바와 같이 유리판 단위길이 1㎝마다 n개의 평행선을 그린 회절격자(G)에 파장이 λ인 평행광선이 수직으로 입사할 때, 격자를 통과한 후 입사 방향에 대하여 m차 회절광이 φ각도를 가지고 회절되었다고 하자. 이웃한 평행광선 사이의 경로차는 ∆= d sinφ 이므로

 

 

∆ = d sinφ = mλ (m=0,1,2...) 를 만족시키는 각도φ에 대하여 회절 된 빛들이 모두 보강 간섭을 하므로 빛의 세기가 최대로 된다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) Data Studio를 실험 상황에 맞게 설정을 한다.

 

2) 광원을 광학받침대 한쪽에 놓고 회전판 팔 부분에는 광 센서 고정.

 

3) 회전모션센서를 연결하여 회전판의 움직인 각도를 회전모션센서가 측정할 수 있도록 조절.(광 센서의 감도를 ‘1’로 함.)

 

4) 기기 및 장치를 아래 그림과 같이 설치한다.

 

2. 광원의 파장 측정

1) 광 받침대에 광원을 설치하고 회전판에 이미 알고 있는 격자상수의 회절격자를 놓고 회전판을 모션센서에 부탁한다. 그 후 빛의 세기를 측정한다.

 

2) 회전판에 부탁된 광 센서에 들어오는 빛의 양을 보고 0차의 회절광이 들어오는 각도로 초기 장치를 꾸민다. 그 이후 데이터 스튜디오에 기록된 데이터를 빛의 세기와 각도에 대한 그래프로 변환시킨다.

 

3) 회전판을 천천히 회전시키며 각에 따른 빛의 세기를 관찰한다. 측정하면서 각 차수의 회절각을 알아내고 실험 과정을 몇 번 더 반복한다.

 

4) 측정결과를 기록하여 각 차수의 회절각의 평균값을 구하고 이미 알고 있는 격자상수를 이용하여 광원의 파장을 계산한다.

 

3. 미지격자의 격자상수 측정

1) 앞선 실험에서 사용한 회절격자는 미지의 격자상수를 가진 회절격자로 바꾸어 부착한다.

 

2) 같은 방법으로 실험을 반복하여 회절각과 광원의 파장을 통해 격자상수를 구한다.

 

4. 데이터 스튜디오 프로그램 셋팅

1) 인터페이스 박스를 컴퓨터에 연결하고 전원을 켠 다음 컴퓨터를 켠다.

 

2) 앞선 실험들에서 행했던 데로 데이터 스튜디오의 환경을 세팅한 후 실험에 임한다.

 

 

 

[일반물리학실험]회절격자의 격자상수 측정 레포트