회절격자 분광기

소개글

분반에서 1등하고 A+받은 보고서입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험기구 및 재료
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결론 및 검토
7. 질문 및 토의
8. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험목적
빛이 회절격자에 입사할 때 다르게 나타나는 회절 각을 측정하고 의미를 이해한다. 여러 가지 기체들의 발광스펙트럼을 측정해 peak 스펙트럼의 파장을 구해 본다.

<중 략>

4. 실험방법
빛의 파장 측정
1) Spectroscope에서 나오는 가느다란 선 모양의 광원과 십자가의 한 선을 일치시킨 후 영점을 맞춘다.
2) 실험하고자 하는 부분을 제외하고 빛이 입사하지 않도록 차단시켜준다.
3) 스펙트럼을 망원경의 십자선 중 한 선과 일치시킨 후 Spectroscope의 눈금을 읽는다.
4) 읽은 지점과 영점 사이의 각도를 측정한다.
5) 기체의 스펙트럼에서 나타나는 여러 가지 색의 peak 각각에 대한 파장을 구한다. (1차, 2차, 3차 회절 광에 대한 peak들의 각을 각각 측정한다.
6) 주어진 여러 방전관 광원에 대해 위 실험을 반복한다.

5. 실험결과
표의 빈 부분은 망원경으로 측정할 때 눈으로 식별되지 않아 측정하지 못한 부분이다.

<중 략>

7. 질문 및 토의
Q. 간격이 다른 두 회절격자를 사용했을 때 어떤 차이가 있는가? 분해능과의 관계를 논하라.
A. 같은 면적에서 간격이 더 좁을수록 슬릿의 수 이 증가해 분해능이 커지게 된다. 이에 따라 관찰되는 스펙트럼의 폭이 넓어졌다.

Q. 회절격자의 넓은 부분을 비추면 분해능이 커진다. 왜 그런지 물리적으로 설명하여라.
A. 분해능을 크게 하기 위해서는 빛이 통과하는 슬릿의 수 이 많아야 한다. 따라서 회절 격자의 넓은 부분을 비추면 분해능이 커지게 된다.

Q. 방전관의 알려진 파장의 값을 토대로 격자 상수 값을 계산하여 본 매뉴얼에 주어진 값과 비교하고 오차의 원인을 분석하라. ( 매뉴얼에 주어진 격자상수 값으로 파장을 계산한 다음 알려진 파장과 비교해도 됨)
A. 후자의 경우 실험결과에 내용 포함.
네온의 1차 회절 광 결과만을 이용해 회절격자 상수를 구해보면 다음과 같다.

참고 자료

Introduction to Optics, 3th , Frank L. Pedrotti, Pearson Education, 2006
광학, 5th, Euhene hecht, 조재홍ㆍ김규욱ㆍ황인각 옮김, 자유아카데미, 2018
그림 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Introduction to Optics, 3th , Frank L. Pedrotti, Pearson Education,
그림 9 https://ch301.cm.utexas.edu/section2.php?target=atomic/H-atom/line-spectra.html
그림 10 https://www.quora.com/What-are-some-examples-of-the-atomic-emission-spectrum
그림 11 https://physics.stackexchange.com/questions/284394/second-order-spectra-vs-first-order
그림 12 https://mathematica.stackexchange.com/questions/85990/how-to-plot-an-emission-spectrum