[실험 레포트 보 고서] 9.빛의간섭및회절실험

1. 실험목적 : 레이저를 이용하여 빛의 간섭과 회절현상을 컴퓨터 인터페이스를 통하여 정밀하게 관찰하고, 영의 이중슬릿, 다중슬릿, 격자실험 등을 통하여 빛의 파장측정방법과 격자수 측정 등의 방법을 이해한다.

2. 이론

단일슬릿에 의한 회절
단일 슬릿을 통해서 직진하는 광선들을 생각하면 이들은 모두 같은 위상에 있으므로 스크린의 중앙에 밝은 점을 만들 것이다. 슬릿안의 제일 윗점과 제일 밑점을 지나는 빛들이 정확히 한 파장 λ만큼 차이가 나는 경우에는 슬릿의 중심을 지나는 빛과 밑점을 떠나는 빛과는 반파장의 위상 차이를 갖게 된다. 이 두 빛들은 정확히 반대의 위상에 있으므로 소멸간섭을 일으키게 된다. 똑같은 이치에 의하여 밑점에서 약간 떨어진 점을 출발하는 빛과 중심에서 약간 떨어진 점을 지나는 빛들도 서로 소멸간섭을 하게 된다.
dsinθ = nλ 소멸간섭(n = 1, 2, 3, ...)
dsinθ = (n + 1/2)λ 보강간섭(n = 0, 1, 2, ...)
이중슬릿에 의한 회절(영의 간섭 실험)
dsinθ = nλ 보강간섭(n = 0, 1, 2, ...)
dsinθ = (n + 1/2)λ 소멸간섭(n = 0, 1, 2, ...)
다중…(생략)

3. 기구 및 장치 : 컴퓨터 및 인터페이스장치, 다이오드레이저, 베이스, 랩잭, 회전센서, 광센서, 조리개 받침대, 직선변환대, 회절슬릿, 회절격자, CD-ROM 조각

4. 실험방법

1) 톱니막대를 회전센서에 끼우고 직선변환대에 2개의 나사로 고정한다.

2) 광센서를 조리개받침대에 올려놓고 밑에서 나사막대로 조여 고정하고 딘커넥터에 연결한다.

3) 고정된 광센서 계의 나사막대를 다시 회전센서의 홀더에 끼우고 고정나사로 조여준다.

4) 다이오드 레이저, 회절판을 베이스 위에 올려놓고 레이저 - 회절판 - 조리개원판 스크린의 순으로 장치를 구성한다.

5) 레이저를 켠 후, 조리개 원판을 돌려서 2번을 선택하고 회절판이 없을 때 빛이 조리개 구멍의 중앙에 오는지 확인한다.

6) 빛이 회절판의 첫 번째단일슬릿 에 정확히 입사하여 조리개 받침대에 나타나는 회절무늬가 중앙에서 수평이 되도록 회절판을 돌려서 위치를 잘 조절한다.

7) 회절판으로부터 조리게 원판까지의 거리 D를 측정하여 기록해 둔다.

8) 장비의 셋업이 끝나면 실험실을 암실상태로 만든다.

9) 스마트커서를 이용하여 중앙극대로부터 제1극소점까지의 거리 x를 측정하고, 빛의 파장 λ를 계산해본다.

10) 회절판을 돌려가며 차례대로 단일슬릿에 대한 실험을 반복한다.

11) 빛이 첫번째이중슬릿에 입사 되도록 회절