(A+) 광학실험 실험보고서 - 간섭과 회절

목차

1.실험 목적
2.실험 원리
3.실험 장비
4.실험 방법
5.측정값 및 실험 결과
6.결론 및 검토
7.참고문헌

본문내용

실험 목적
슬릿의 구조에 따른 회절 및 간섭무늬를 관찰하고, 그 관계에 대해 확인한다.

실험 원리
단일 슬릿의 회절


<그림 1>, 좌: 폭이 a인 단일 슬릿에서의 회절.

회절은 파동이 장애물에 의해 변형이 되는 파동의 특징적 현상이다. 이런 현상은 장애물 혹은 슬릿의 크기가 파동의 파장에 가까워질수록 더욱 뚜렷이 나타나게 된다. 폭이 a인 슬릿에 레이저광을 수직으로 비추면 거리 D만큼 떨어져 있는 스크린 위에 회절무늬가 생기는데, 스크린 위의 한 점 P에서 두 광선의 광로차 ∆=r1-r2가 반파장이 되도록 θ가 정해졌다면 P에서 소멸 간섭으로 어두운 무늬가 나타날 것이다. 두 광선의 경로차는 θ가 작을 때
∆=a/2 sinθ 가 되므로 경로차가 반파장일 때 어두운 무늬가 나타날 조건은 a/2 sinθ=λ/2이다. 따라서 스크린 위의 임의의 점에서는 sinθ=nλ/a, n은 정수를 만족할 때 어두운 무늬(강도 0)가 됨을 알 수 있다. Θ가 아주 작을 경우에는 sinθ≅θ=x^'/D이므로 D와 x’를 측정하여 슬릿 폭 a를 역산할 수 있다.

이중 슬릿에서의 간섭과 회절

<그림 2>, 폭이 a, 슬릿 간 거리가 d인 이중 슬릿에서의 간섭.
2개 이상의 파동이 같은 시각과 같은 공간에 만날 때 간섭이 일어난다. 슬릿 간격이 d인 이중 슬릿에 레이저광을 수직으로 비추면 슬릿 S1과 S2에서 나오는 두 광선이 이중 슬릿으로부터 D만큼 떨어져 위치한 P 점에서 중첩이 되는데, θ가 작다고 보면 두 빛의 광로차 ∆=r1-r2는 ∆≅dsinθ로 주어진다. 위 식에 의하면 광로차가 파장 의 정수 배 혹은 반정수 배가 될 때 두 광선은 보강 혹은 소멸 간섭을 하게 되어
dsinθ=nλ, n은 정수(보강 간섭), dsinθ=(n+1/2)λ, n은 정수(소멸 간섭)
의 조건에 따라 간섭무늬가 나타난다.

참고 자료

부산대학교 물리학과, 광학실험매뉴얼, 간섭과 회절.pdf