[한양대 에리카 A+]일반물리학실험2 빛의 간섭 및 회절

소개글

[한양대 에리카 A+]일반물리학실험2 빛의 간섭 및 회절에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
2.1 빛
2.2 빛의 파동
2.3 이중슬릿간섭
2.4 단일 슬릿이 만드는 회절 무늬

3. 실험 방법

5. 분석 및 토의

6. 실험 결과

7. 과제용 질문 해결
7.1 빛이 입자성 또는 파동성만 갖고 있으면 생기는 일
7.2 파장이 진행되는 과정에 막는 큰 벽이 있을 경우
7.3 오차의 변동이 심한 이유

8. 참고 문헌

본문내용

동이라는 것을 증명하였을 뿐 아니라 태양빛의 평균 파장을 측정하여 557nm라는 현재의 공인된 값과 아주 유사한 값을 얻었다.
입사파가 두 개의 슬릿을 통과하여 점 P에 도달한 후 두 슬릿을 통과한 파동은 같은 입사파로부터 나온 파동이므로 위상이 일치한다. 하지만 두 파동이 점 P에 도달하기까지 이동하는 거리가 다르기 때문에 위상차가 발생한다. 이때 두 슬릿을 통과한 파동들의 경로차는 수식 3과 같다.
(수식 3)
사용된 빛의 파장을 로 하고 점 P에서 보강간섭이 일어나도록 하기 위해 위상차를 수식 4로 나타낸다.
(수식 4)
따라서 보강조건은 수식 5와 같이 나타낼 수 있다.
(수식 5)
슬릿에서 스크린 사이의 거리를 D라고 할 때 스크린의 중심에서 보강간섭이 나타나는 곳의 위치는 θ가 작으면 sinθ를 tanθ로 근사할 수 있다.
(수식 6)
2.4 단일 슬릿이 만드는 회절 무늬
회절 현상은 빛이 좁은 슬릿을 나오면서 퍼지는 현상이다. 하지만 회절 현상은 빛의 퍼짐 뿐 아니라 빛의 간섭으로 회절 무늬가 생기게 된다. 아래의 그림을 통해 길고 가는 하나의 슬릿에서 빛이 통과할 때 어떻게 회절 무늬가 발생하는 지를 나타낸다.
슬릿을 같은 너비 를 갖는 두 개의 영역으로 나누고 두 영역의 끝 점에서 나간 두 빛살이 점에서 극소를 만들기 위해서는 위상이 만큼 달라야 한다.
(수식 7)
두 번째 어두운 무늬는 첫 번째 극소를 얻는 방법과 같은 방법으로 구하는데 슬릿을 로 같은 너비를 갖는 네 개의 영역으로 나누고 각 영역의 끝 점에서 나간 빛살들이 각각 의 경로차를 가져야 한다.
(수식 8)
위의 과정들을 통해 슬릿을 더 많은 영역으로 나누면 에돌이가 만드는 어두운 무늬의 위치를 모두 찾아낼 수 있다.
(수식 9)
3. 실험 방법
3.1 실험 장치
LD(Laser Diode) : 빛의 제공한다.
단일 슬릿 : 빛에 대해 하나의 얇은 폭으로 통과시킨다.
이중 슬릿 : 빛에 대해 두 개의 얇은 폭으로 통과시킨다.
광 검출기 및 선형 이동자 : 검출기를 이동시키는 레일이 존재하며 이에 따른 빛의 세기를 측정해준다.
3.2 실험 방법
3.2.1 단일 슬릿
광센서 앞의 슬릿을 0.04mm로 조절한다.
Gain 값을 100으로 조절한다.
광센서와 레이저 사이에 단일 슬릿판을 설치한다.
레이저를 킨 후 간섭 무늬를 확인한다.
무늬가 광센서의 중앙에 위치하지 않는다면 레이저 뒤에 있는 조정나사를 이용하여 조절한다.
빛이 슬릿을 지나도록 광센서를 천천히 움직이며 결과를 관측한다.
3.2.2 이중 슬릿
광센서 앞의 슬릿을 0.04mm인 슬릿 폭과 0.25mm의 슬릿 간격으로 조절한다.
Gain 값을 100으로 조절하고 광센서와 레이저 사이에 이중 슬릿판을 설치한다.
레이저를 킨 후 간섭무늬를 확인한다.
무늬가 광센서의 중앙에 위치하지 않는다면 레이저 뒤에 있는 조정나사를 이용하여 조절한다.
빛이 슬릿을 지나도록 광센서를 천천히 움직이며 결과를 관측한다.
5. 분석 및 토의
실험을 진행하는 과정에서 선형 이동자를 이동시킬 때 천천히 이동시켜 그래프가 잘 나타날 수 있도록 한다. 디스크의 슬릿폭의 이론값은 0.04mm이고 각각의 실험에서 슬릿폭을 측정해봤을 때 오차는 10% 이내로 나타났다. 슬릿폭을 구하는 데에는 를 이용한다. 이중슬릿에서의 슬릿폭의 이론값은 0.04mm이고 오차는 20% 이내로 나타났으며 슬릿 간격의 이론값은 0.25mm로 오차는 20% 이내로 나타났다. 실험 결과값을 구하는 수식 6에서 값을 근사하였기 때문에 실험 값이 완전히 일치하는 것이 아니기 때문에 이에 의한 오차는 불가피하다. 또한 선형 이동자를 이동시키는 것을 사람이 했기 때문에 이에 의한 오차도 적용

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