일반물리학실험 | 간섭을 이용한 빛의 파장 측정

 

 

 

TIP

 

 

이중 슬릿에 의한 빛의 간섭인 보강간섭, 소멸간섭과 회절현상을 관찰하고, 빛의 파장을 구한다.

 

 

 

토마스 영은 빛의 간섭현상을 발견하여 빛의 파동설을 세웠다. 간섭이란 두 개 이상의 파동이 합성되는 경우 각각 파동의 위상차에 따라 진폭이 커지거나 작아지는 현상을 뜻한다. 빛의 간섭현상을 관측하기 위해서는 파장, 진동수, 속도 그리고 상대적 위상이 일정한 두 빛(단색광)을 사용해야 한다.

 

그림 1과 같이 광원에서 나온 빛이 슬릿 A를 통과하여 회절현상에 의해 슬릿 B, C를 통과하게 된다. 이 경우는 슬릿 B와 C에서 나온 빛은 서로 진동수가 같고 위상차가 없는 두 개의 광원으로 볼 수 있다. B와 C를 통과한 빛은 다시 회절하여 각각 구면파를 이루면서 퍼져나게 되고 결국 스크린에 도달하게 된다. 스크린에는 B에서 나온 빛과 C에서 나온 빛의 상호 간섭에 의해 밝고 어두운 간섭무늬가 생기게 된다.

 

그림 1에서 슬릿 B, C로부터 점 P에 이르는 두 광선은 슬릿을 지날때에는 위상이 같으나 점 P에 도달할 때에는 경로차에 의하여 위상차가 생긴다. 이때 두 슬릿사이의 거리 d와 거리 y가 슬릿과 스크린까지의 거리 D보다 현저히 작다면 두 광선사이의 경로차 δ는 δ=CP-BP-CG이다.

 

그림 이중슬릿에 의한 빛의 간섭

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 이중 슬릿의 간격 d를 측정한다.(슬릿에 표기되어 있음)

 

2) 아래 그림과 같이 광학대 위에 광원, 슬릿 및 스크린을 배치한다. 이때 스크린까지의 거리 D는 가능한 멀리한다.(테이블 위에 광원을 놓고 벽에 하얀 종이를 사용하여 스크린을 설치한다.)

 

3) 광원의 전원을 넣고 이중슬릿의 가운데로 레이져가 통과하도록 광원의 방향을 조정한다. 이 때 레이져를 직접 눈에 쏘이지 않게 주의한다.(광원이 레이져인 경우에는 단일슬릿(A)를 사용하지 않아도 된다.)

 

4) 이중 슬릿과 스크린 사이의 거리 D를 측정한다.

 

5) 광원을 이중슬릿에 잘 조정하여 스크린에 밝은 무늬의 간섭이 뚜렷하게 잘 생기도록 조절한 후, 밝은 무늬 5～10개의 거리를 측정하여 밝은 무늬 사이의 거리를 구한다

 

6) λ=dx/nD를 이용하여 광원의 파장을 구한다.

 

7) 이중슬릿과 스크린의 거리 D를 바꿔가며 실험을 반복한다.

 

8) 이중슬릿의 간격이 다른 것을 사용하여 실험을 반복한다.

 

9) 사용한 광원의 주어진 파장과 측정한 파장을 비교하라.

 

 

 

[일반물리학실험]간섭을 이용한 빛의 파장 측정 레포트