laser 간섭 및 회절실험

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험방법
4. 실험결과 및 분석

본문내용

1. 실험목적
레이저를 이용하여 빛의 특성인 회절과 간섭현상을 관찰하고 영의 2중 슬릿, 다중슬릿 실험을 통하여 빛의 파장을 측정한다.

2. 실험원리
토마스영은 빛의 파동성을 보여주는 간섭현상을 발견하여 빛의 파동설을 세웠다. 간섭이란 두 개의 파동이 서로 중첩되어 어떤 공간에 에너지가 균일하게 분포되지 않고 어느 점에서는 극소가 되고 어느 점에서는 극대가 되는 현상을 말한다. 간섭을 일으키기 위해서는 두 개 이상의 파동이 같은 속도, 진동수, 파장 및 상대적 위상이 일정하게 유지되어야 한다. 단일광원으로부터 나오는 빛을 서로 가까이 위치한 두 개의 슬릿에 조사했을 때, 만약 빛이 입자로 구성되어 있다면 슬릿 뒤에 위치한 스크린 상에는 두 개의 밝은 라인이 보여야 할 것이다. 그러나 영은 여러 개의 밝은 라인을 관찰하였고 이 결과를 파동의 간섭 현상으로 설명할 수 있었다. 일반적으로 슬릿 사이의 거리는 슬릿과 스크린(회절무늬가 관측되는)간의 거리에 비해 매우 작다. 슬릿의 모서리로부터 빛은 순전히 평행하다. 한 쪽 슬릿을 통과한 빛의 경로와 다른 슬릿을 통과한 빛의 경로 차가 파장의 정수배일 때 스크린 상에는 보강간섭(constructive interference)가 일어난다. 상쇄간섭(destructive interference)은 경로차가 반파장의 정수배일 때 일어난다.

(1) 단일슬릿에 의한 회절
회절이란 빛이 모서리에서 휘거나 번져가는 현상을 말한다. 그림1의 a와 같이 직진하는 광선들을 생각하면 이들은 모두 같은 위상에 있으므로 스크린의 중앙에 밝은점을 만들 것이다. b에서는 슬릿 윗부분과 슬릿 아랫부분을 통과하는 빛이 정확히 한 파장만큼 차이가 나는 경우이다. 이 경우에는 슬릿의 중앙을 지나는 빛과 아랫부분을 지나는 빛은 반 파장만큼 차이가 나게 되므로 소멸간섭을 일으킨다. 똑같은 이치로 아래쪽에서 약간 떨어진 점을 통과하는 빛과 중앙에서 약간 떨어진 점을 통과하는 빛도 소멸간섭을 일으킨다. 이렇게 하여 슬릿의 상반부를 지나는 빛과 하반부를 지나는 빛은 대칭적으로 소멸간섭을 일으킨다.

참고 자료

없음