빛의 간섭과 회절

1. 위상차

굴절률이 서로 다른 매질을 파동이 통과하면 두 파동 사이의 위상차가 달라진다. 이때 나타나는 위상차는 간섭의 주요 원인이 된다. 빛이 굴절률이 다른 두 매질을 통과할 때 두 매질 안에서 파장이 다르므로 두 파동의 위상은 일치하지 않는다. 빛이 길이가 이며 굴절률이 인 매질과 굴절률이 인 매질을 통과할 때를 가정하자. 이때 길이 의 매질 1에 들어있는 파동의 개수를 , 매질 2에 들어 있는 파동의 개수를 라고 할 때 매질 1과 매질 2에서의 파장은 아래와 같이 나타낼 수 있다.

그리고 파동의 개수는 각 파장에 관한 함수로 다음과 같다.

식에 식을 대입하자.

이때 을 가정하자. 두 파동의 개수차는 으로 나타낼 수 있다. 두 파동의 개수차는 아래와 같다.

그리고 와 같이 의 값이 정숫값을 가지면 완전 보강 간섭이 일어남을 알 수 있다. 반면, 와 같이 의 값이 분수값을 갖는다면 상쇄간섭이 일어남을 알 수 있다.

그림 . 빛의 회절
2. 빛의 회절과 영의 간섭실험
회절(diffraction)이란 파동이 장애물의 틈을 통과할 때, 파동이 퍼지며 진행하는 현상을 말한다. 1801년, Thomas Young은 빛이 파동임을 증명했다. 그의 …