중급물리학 실험2
Microwave Optics
-예비-
. 목적
마이크로파를 이용하여 여러 가지 광학현상에 대해 실험으로 이해한다.
. 이론
1. 단일슬릿에 의한 회절
폭이 a인 슬릿을 통과한 파동은 회절 무늬를 만든다.
, m=,1,2,3, .....을 만족시키는 회절각도 에서 빛의세기는 극대가 된다.
2. 이중 슬릿에 의한 간섭
회절과 간섭은 물리학적관점에서 볼 때 명확한 차이는 없다. 다만 관례적으로 몇 개의 파가 중첩하는 경우에는 간섭으로, 대단히 많은 수의 파가 중첩하는 경우에는 회절로 구분하는데, 항상 적용되는 것은 아니다. 간섭이란 두개 혹은 그 이상의 광파가 상호작용 하여 얻어진 합성파의 복사조도가 상분광파들의 진폭을 단순히 더한 값과 달라지는 현상이라고 볼 수 있다. 아래 그림을 보면 기본적인 실험에 대한 기하학적인 내용을 보여주고 있다.
0차 밝은 무늬에서 슬릿A와 B에서 나온 빛은 슬릿에서 눈까지 같은 거리를 지나게 되고 그 빛은 위상이 같으므로 관찰자의 망막에 보강 간섭을 만들게 된다. 1차 밝은 무늬에서는 슬릿B에서 나온 빛은 슬릿 A에서 나온 빛보다 훨씬 더 많은 경로를 지나게 되고 그 빛은 다시 같은 위상상태에 있게 되어서 보강간섭을 형성하게 된다. 같은 방식으로 n차 밝은 무늬에서는 슬릿B에서 나온 빛은 슬릿A에서 나온 빛보다 파장수 n만큼 더 먼 거리를 지나게 되고 다시 보강간섭을 형성하게 된다.
그림에서 직선 AC는 PB에 수직이다. 슬릿 사이의 간격이 좁으므로 거의 AP와 BP는 평행이다. 그러므로 AP = CP이다. 이것은 P에서 일어나는 보강간섭에 대해 BC=nλ의 식을 유도할 수 있게 한다. 결론적으로 θ와 n값을 알면 빛의 파장을 결정할 수 있게 된다. θ값을 결정하는 방법은 다음과 같다. 위 그림의 점선에서 BP와 AP는 거의 평행하...
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