[물리실험] 빛의 간섭과 회절

소개글

[물리실험] 빛의 간섭과 회절에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험목적

2. 실험이론
　2.1 회절
　2.2 이중 슬릿에 의한 빛의 간섭

3. 실험 장비

4. 실험방법

5. 실험결과
　5. 1 단일 슬릿 실험
　　5. 1. 1 단일 슬릿의 간격 a를 변화했을 때의 실험값
　　5. 1. 2 단일 슬릿에서 슬릿과 센서의 거리 D를 변화했을 때의 실험값
　5. 2 이중슬릿의 a, d 의 변화에 따른 그래프 변화 값

6. 오차의 원인

6. 고찰

본문내용

분까지의 거리 또는 어두운 부분에서 이웃하는 어두운 부분까지의 거리를 구해보자. 이 부분들은 보강간섭 또는 소멸간섭 조건에서 정수 m이 1씩 차이가 나므로(), 간섭무늬의 간격는 다음과 같다.

3. 실험 장비
<실험 장치>
-레이저 다이오드 -렌즈 지지대 -전원공급장치
-광학 지지대 -슬릿 원판 -광센서
-회전 센서 -직선 변환대 -조리개 받침대
4. 실험방법
<빛의 회절>
① 회전 센서, 광센서 등의 실험에 필요한 파스코 장치를 설치 한다..
② 단일슬릿의 슬릿과 스크린 사이의 거리, 슬릿의 폭을 변화시키며 실험한다.
③ 이중슬릿의 슬릿과 스크린 사이의 거리, 슬릿사이의 간격을 변화시키며 실험한다.
5. 실험결과
λ : 레이져파장(DIODE LASER) = 650nm
5. 1 단일 슬릿 실험
5. 1. 1 단일 슬릿의 간격 a를 변화했을 때의 실험값
항 목
단일 슬릿
실험에 사용된 슬릿의 간격
(mm)
0.04
슬릿과 센서 사이의 거리
(mm)
500
밝은 무늬 / 어두운 무늬의 번호
1
중앙에서 번째 무늬까지의 거리
(mm)
50
측정된 슬릿의 간격 (mm)
0.0065
오 차(%)
항 목
단일 슬릿
실험에 사용된 슬릿의 간격
(mm)
0.08
슬릿과 센서 사이의 거리
(mm)
500
밝은 무늬 / 어두운 무늬의 번호
1
중앙에서 번째 무늬까지의 거리
(mm)
3
측정된 슬릿의 간격 (mm)
0.1083
오 차(%)
항 목
단일 슬릿
실험에 사용된 슬릿의 간격
(mm)
0.16
슬릿과 센서 사이의 거리
(mm)
500
밝은 무늬 / 어두운 무늬의 번호
1
중앙에서 번째 무늬까지의 거리
(mm)
10
측정된 슬릿의 간격 (mm)
0.0325
오 차(%)
5. 1. 2 단일 슬릿에서 슬릿과 센서의 거리 D를 변화했을 때의 실험값
항 목
단일 슬릿
실험에 사용된 슬릿의 간격
(mm)
0.04
슬릿과 센서 사이의 거리
(mm)
500
밝은 무늬 / 어두운 무늬의 번호
1
중앙에서 번째 무늬까지의 거리
(mm)
50
측정된 슬릿의 간격 (mm)
0.0065
오 차(%)
항 목
단일 슬릿
실험에 사용된 슬릿의 간격
(mm)
0.04
슬릿과 센서 사이의 거리
(mm)
700
밝은 무늬 / 어두운 무늬의 번호
1
중앙에서 번째 무늬까지의 거리
(mm)
7
측정된 슬릿의 간격 (mm)
0.0065
오 차(%)
항 목
단일 슬릿
실험에 사용된 슬릿의 간격
(mm)
0.04
슬릿과 센서 사이의 거리
(mm)
1000
밝은 무늬 / 어두운 무늬의 번호
1
중앙에서 번째 무늬까지의 거리
(mm)
10
측정된 슬릿의 간격 (mm)
0.065
오 차(%)
5. 2 이중슬릿의 a, d 의 변화에 따른 그래프 변화 값
항 목
이중 슬릿 D
실험에 사용된 슬릿의 폭
(mm)
0.04
실험에 사용된 슬릿의 간격
(mm)
0.25
슬릿과 센서 사이의 거리
(mm)
1000
밝은 무늬 / 어두운 무늬의 번호
2
중앙에서 번째 무늬까지의 거리
(mm)
3
측정된 슬릿의 간격 (mm)
0.4333
오 차(%)
항 목
이중 슬릿 D
실험에 사용된 슬릿의 폭
(mm)
0.04
실험에 사용된 슬릿의 간격
(mm)
0.50
슬릿과 센서 사이의 거리
(mm)
1000
밝은 무늬 / 어두운 무늬의 번호
2
중앙에서 번째 무늬까지의 거리
(mm)
1.5
측정된 슬릿의 간격 (mm)
0.8667
오 차(%)
항 목
이중 슬릿 D
실험에 사용된 슬릿의 폭
(mm)
0.08
실험에 사용된 슬릿의 간격
(mm)
0.25
슬릿과 센서 사이의 거리
(mm)
1000
밝은 무늬 / 어두운 무늬의 번호
2
중앙에서 번째 무늬까지의 거리
(mm)
3
측정된 슬릿의 간격 (mm)
0.4333
오 차(%)
항 목
이중 슬릿 D
실험에 사용된 슬릿의 폭
(mm)
0.08
실험에 사용된 슬릿의 간격
(mm)
0.50
슬릿과 센서 사이의 거리
(mm)
1000
밝은 무늬 / 어두운 무늬의 번호
2
중앙에서 번째 무늬까지의 거리
(mm)
1.5
측정된 슬릿의 간격 (mm)
0.8667
오 차(%)
6. 오차의 원인
1. 식 자체가 근사적으로 얻은 공식이다. 따라서 D, m, y의 값이 아무리 정확해도 슬릿의 간격을 측정하는 데 있어서 반드시 오차가 발생 할 수 밖에 없다. 이 식은 삼각함수에 대한 근사식이기 때문에 거리 D가 증가할수록 오차가 더 많이 발생될 것이다.
2. 빛이 센서의 면에 수직으로 비추어 지지 않았음을 실험에서 확인을 했다. 이것은 슬릿과 센서사이의 거리 값인 D에 오차를 발생시킨다.
결과적으로, 설명한 1 , 2 의 원인이 복합적으로 작용하여 이러한 오차를 발생시켰다. 1번에 의해서 이 측정이 필연적으로 오차를 발생시킬 수밖에 없는 실험임을 확인했다. 특히 D값이 클수록 오차가 증가하는데, 회절과 간섭으로 생기는 무늬가 선명하기 위해선 D는 어느정도 크기를 가져야 하고, 그 외의 다른 요인.2 이 작용하여 적지 않은 오차의 원인이 되었다.
이중 슬릿의 경우 밝은 무늬와 어두운 무늬의 오차의 크기에 차이가 있고, 번호가 증가하면서 밝은 무늬의 오차는 감소하고 어두운 무늬는 증가한다. 이로부터 빛의 회절무늬가 좌우 비대칭임을 알 수가 있었다. 하지만, 왜 이런 현상이 나타나는지는 정확한 원인을 파악하지 못하겠다. 센서의 운동이 이러한 결과에 영향을 주었을 것이라는 추측만 할뿐이다.
6. 고찰
이번 실험은 빛의 회절을 관찰하여 빛의 파동적인 성질인 간섭과 회절을 확인하고, 그 것을 정량적으로 이해하는 것이 목적인 실험이였다. 회절무늬를 관찰 함으로써 빛의 파동적인 성질은 확인이 가능했다. 회절무늬 간격이 넓을수록 회절이 잘 일어나고, 슬릿의 폭이 좁을수록, 슬릿과 스크린 사이의 거리가 멀수록, 빛의 파장이 길수록 회절 무늬 간격이 넓어진다. 즉 회절이 잘 일어난다. 이중 슬릿의 경우 밝은 무늬와 어두운 무늬의 오차의 크기에 차이가 있고, 번호가 증가하면서 밝은 무늬의 오차는 감소하고 어두운 무늬는 증가한다. 이로부터 빛의 회절무늬가 좌우 비대칭임을 알 수가 있었다. 하지만, 왜 이런 현상이 나타나는지는 정확한 원인을 파악하지 못하겠다. 센서의 운동이 이러한 결과에 영향을 주었을 것이라는 추측만 할뿐이다.

키워드

빛의 간섭,   빛의 회절,   빛,   실험,   회절,   간섭,   이중슬릿,   단일 슬릿