본문내용
1. 빛의 회절과 간섭
1.1. 실험 제목
실험 제목 - 17. 빛의 회절과 간섭이다.
1.2. 실험 목적
영(Young)의 이중슬릿 실험을 통해 빛의 파동성인 회절과 간섭현상을 이해하는 것이 이 실험의 목적이다. 빛이 물질 입자처럼 행동하는 입자성과 파동처럼 행동하는 파동성을 동시에 가진다는 빛의 이중성을 보여주는 대표적인 실험이 영의 이중슬릿 실험이다. 이 실험에서 단일슬릿을 통과한 빛은 회절 현상을, 이중슬릿을 통과한 빛은 간섭 현상을 보여주게 된다. 따라서 이 실험을 통해 빛의 파동성을 확인할 수 있다.
1.3. 실험 결과
단일슬릿 실험에서는 슬릿 A, B, C 각각에 대해 1차 최대 거리를 측정하였다. 슬릿 A의 경우 1차 최대 거리의 평균값이 0.0203m로 나타났고, 슬릿 B에서는 0.0165m, 슬릿 C에서는 0.01m로 측정되었다. 이때 스크린까지의 거리 D는 70cm, 레이저의 파장 λ는 630~670nm 사이였다. 이를 바탕으로 계산한 슬릿 폭 d는 슬릿 A의 경우 0.0224, 슬릿 B에서는 0.027, 슬릿 C에서는 0.0464였다.
이중슬릿 실험에서는 슬릿 I, J, K 각각에 대해 세부무늬 간의 거리를 측정하였다. 슬릿 I에서 평균 세부무늬 간격은 0.01m, 슬릿 J에서는 0.0085m, 슬릿 K에서는 0.0103m로 나타났다. 스크린까지의 거리 D는 70cm, 레이저의 파장 λ는 630~670nm였다. 두 슬릿 간격 d는 슬릿 I과 K에서 0.25, 슬릿 J에서 0.5였다. 전체 무늬 안의 세부무늬 개수는 슬릿 I에서 7개, 슬릿 J에서 15개, 슬릿 K에서 11개였다. 계산한 슬릿 폭 a는 슬릿 I과 J에서 0.0625, 슬릿 K에서 0.0416이었다.
이를 통해 단일슬릿 실험에서는 슬릿 A의 결과가 가장 정확했고, 이중슬릿 실험에서는 오차가 큰 편이었음을 알 수 있다.
1.4. 결과 분석
단일 슬릿 실험에 대한 결과 분석은 다음과 같다. 이번 실험은 광원에서 발생한 레이저를 단일슬릿에 입사시켜 슬릿을 통과하여 회절된 빛들이 보강간섭으로 인해 스크린에 어두운 무늬와 밝은 무늬를 만드는 지점의 거리를 측정하는 것이었다. 슬릿 A 실험의 경우 실험이 아주 잘되었다. 우리가 한 실험의 결과를 토대로 계산한 슬릿 폭의 값이 실제 사용한 슬릿의 폭과 아주 비슷하게 나왔다. 하지만 이어서 진행한 슬릿 B, C 실험은 우리가 계산한 슬릿의 폭과 실제 슬릿 폭이 약 2배정도 차이가 났다. 이러한 오차가 발생한 이유는 아무래도 첫 번째 실험이 끝난 뒤 다른 슬릿으로 변경할 때 판을 돌리면서 손에 있던 이물질 때문일 것이다. 또 다른 이유로는 우리가 그래프 분석을 치밀하게 하지 못한 점이다. 그래프에서의 특정 점을 찾을 때 아무래도 사람의 눈으로 보다보니 정확하게 하지 못해서 아쉽다.""이중 슬릿 실험에 대한 결과 분석은 다음과 같다. 두 번째 실험인 이중 슬릿 실험은 광원에서 발생한 레이저를 이중슬릿에 입사시키는 것이었다. 위의 단일슬릿의 슬릿 A실험만큼 실제 슬릿폭에 근접하는 결과를 얻은 실험은 없었다. 슬릿 I, J 실험은 오차가 50%가까이 나왔고, 슬릿 K 실험은 우리가 계산한 슬릿 폭값이 실제 슬릿 폭의 절반 정도로 나왔다. 이번 실험에서의 가장 큰 오차 원인은 그래프의 분석일 것이다. 왜냐하면 그래프에서 길이를 재는 양 끝점을 찾을 때 그 후보가 될 수 있는 점들이 너무 많아서 팀원들끼리 어떤 점을 골라야하는지 고민했다. 결국 눈으로 봐서 적당한 점을 고르긴 했지만 아무래도 엄밀하지 못한 분석이 결과에 영향을 크게 준것같다.""
1.5. 토의
첫 번째 실험인 단일 슬릿 실험에서는 영(Young)의 이중슬릿 실험을 통해 빛의 회절과 간섭현상을 관찰하고자 하였다. 광원에서 발생한 레이저를 단일슬릿에 입사시켜 슬릿을 통과한 회절된 빛들이 스크린에 맺히는 어두운 무늬와 밝은 무늬의 위치를...
