[물리실험] 레이저를 이용한 빛의 간섭 및 회절실험
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- 목차
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1. 이론
1) 단일슬릿에 의한 회절 (회절판 코드 - A B C)
2. 실험 결과
* 단일슬릿
* 이중슬릿
3. 결과 및 토의
- 본문내용
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(1) {제 1 극소점}
(c)와 같이 스릿의 밑점과 윗점의 경로차가 3 λ/2 인 경우도 똑같은 설명에 의해
(2) {제 2 극대점}
(d)의 경우는 2차 극소점이 되고 따라서 극소가 일어나는 조건은 다음과 같다.
(3) {극소}
n=0인 경우는 국소가 아니라 가장 큰 극대가 된다.
2) 영(Young)의 간섭실험 (이중슬릿 : 회절판 코드 - D E F)
토마스 영(Tomas Young)은 빛에 대한 간섭효과를 발견하여 빛의 파동설을 세웠다. 간섭이란 두 개의 파동이 서로 중첩되어 어떤 공간에 에너지가 균일하게 분포되지 않고, 어느 점에서는 극대가 되고 다른 접에서는 극소가 되는 현상을 말한다. 간섭을 일으키기 위해서는 두 개 이상의 파동이 같은 속도, 진동수, 파장 및 상대적 위상이 일정하게 유지되어야 한다.
그림 3에서와 같이 두 개의 슬릿 S1, S2에서 나온 빛의 간섭을 생각해 본다. 슬릿을 통과한 광선은 회절하여 두 개의 구면파가 서로 겹쳐서 진행한다. 입사광선이 단색광이면 이 두 파가 스크린 위에 도달할 때 (P) 그 위상차에 의하여 밝고 어두운 간섭무늬를 만들게 된다.
(4) {극대}
(5) {극소}
따라서, 실험에서 우리는 D와 x를 측정하여 레이저 빛의 파장 λ를 구할 수 있다. 그리고 차수 n이 높아짐에 따라 중앙에서의 문양까지의 거리가 증가함에 따라 각도는 증가한다.
또 한편으론, 이중슬릿 실험의 경우에는 일반적으로 빛의 변화각이 작으며 d가 D보다 훨씬 작다면 두 광파의 경로는 D와 거의 같게 된다. 이때 로 둘 수 있으며 전체식을 파장 λ에 대한 식으로 (n은 차수)로 표현 가능하다. 본 실험에서는 주어진 반도체 레이저의 사용 파장과 m차 밝은 무늬 또는 어두운 무늬간의 거리 x, 그리고 슬릿과 스크린간의 거리 D를 알 수 있으므로 사용된 회절판의 슬릿의 간격도 알 수 있다.
3) 다중슬릿에 의한 회절 (회절판 코드 : G)
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