[자연과학]결과 보고서 - 빛의 회절 및 회절격자

빛의 회절 및 회절격자
실험조건 : (온도) 16°C, (습도) 38%, (날씨) 흐림

1. 실험 목적

1) 빛의 회절을 설명할 수 있다.

2) 회절격자의 동작을 설명할 수 있다.

3) 회절격자로 광원의 파장을 측정할 수 있다.

2. 실험기자재 및 재료

적색 LD 광원 1세트, 녹색 LD 광원 1세트, 손전등 1개, 단일 슬릿 세트, 원형 구멍 회절체, 사각 구멍 회절체, 면도날, 지우개, collminating 슬릿 세트, 회절격자, DC/DVD, light sensor arm, light sensor, 광학 레일, LabPro sensor interface, PC, 회전판, 회절격자 고정대, Logger Pro 3 소프트웨어, 모눈종이 스크린, 디지털 카메라.

3. 실험과정

실험 A. 단일 슬릿 회절체에 의한 회절 실험

1) 다음과 같이 실험을 구성하고, 슬릿의 중간점과 관측점 사이의 각도를 라고 했을 때, 에 따른 빛의 크기를 관측하는 것이 이번 실험의 목표이다. 이때, 단일슬릿의 간격을 바꾸어 가면서 빛의 세기를 관측하고, 적색광에서 녹색광으로 바꾸어 빛의 파장에 따른 빛의 세기를 관측하는 것이 실험의 내용이나, 실험실의 장비 특징상, 모든 실험을 소화해 내기는 어려웠다.

2) 따라서 슬릿이 간격은 가장 작은 것으로, 빛은 적색광 〓650nm 으로 실험을 한번만 하기로 한다. 이때, 각도에 따른 빛의 크기를 측정할 때, 0.5도 단위로 각각의 지점에서의 빛의 크기를 측정하여 이를 그래프로 표현한 결과 오른쪽과 같은 결과가 나왔다. 이는 미세한 각도가 변화할 때, 빛의 세기는 더 세밀하게 움직이기 때문에 이 방법으로 빛의 세기를 측정하는 것은 적절치 않았다. 따라서 세플링을 시간에 따른 초당 70개로 샘플링하고, 시간에 따라 각도가 변하는데, 이는 10초 동안에 50° 를 일정한 속도로 움직이도록 한다. 즉, 각속도를 5로 하였고, 샘플링을 시작한 후 약 7.2초 후에 원점에 도달하였으므로 약 7.2초를 원점으로 이를 fitting 해 보면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

손…(생략)