[부산대] 광학실험 보고서, 마이켈슨(Michelson) 간섭계

소개

"[부산대] 광학실험 보고서, 마이켈슨(Michelson) 간섭계"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 장비
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험결과 및 분석
7. 결론 및 검토
8. 질문 및 토의
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
- 마이켈슨(Michelson) 간섭계의 원리를 이해하고 여러 가지 광원으로부터 나오는 빛으로 간섭무늬를 만들어본다.
- 간섭무늬를 이용하여 광원의 파장, 결맞음 길이를 구한다.
- 간섭무늬를 이용하여 물체의 두께와 굴절률을 구한다.

2. 실험 원리
- 마이켈슨 간섭계의 역사
마이켈슨 간섭계는 Albert Michelson에 의해 처음 사용되었고 이는 현대물리학의 발전에 큰 기여를 하였다. 이 간단하고 다재다능한 장치는 특수상대론의 타당성에 관한 실험이나 선스펙트럼의 미세한 구조를 발견하고 측정하기 위한 이유 등으로 다양한 용도로 사용되었다.

[그림 1]의 마이켈슨 간섭계를 간략히 설명하자면, Beam splitter(BS)를 통해 입력된 빛은 반사/투과를 거쳐 다른 두 경로로 진행하게 된다.
- 경로 (1) : 광원 S에서 나온 빛이 BS에서 투과되어 거울 M1로 진행. M1에서 반사된 빛이 다시 BS에서 반사되어 스크린에 도달.
- 경로 (2) : 광원 S에서 나온 빛이 BS에서 반사되어 거울 M2로 진행. M2에서 반사된 빛이 다시 BS를 지나 스크린에 도달.
경로 (1)과 경로 (2)의 빛의 위상에 따라 스크린에서 보강, 상쇄 간섭무늬가 나타나게 된다.

2) 광경로차와 위상차를 이용하여 빛의 파장 구하기

광경로차()
마이켈슨 간섭계에서 경로 (1)의 빛은 BS를 세 번 통과하는 반면, 경로 (2)의 빛은 BS를 한 번밖에 통과하지 않기 때문에 BS 매질에 의한 광경로차가 발생한다. 이 광경로차를 보상해주기 위해 경로 (2)에 BS와 같은 물질로 만든 보상자(compensator)를 BS에 평행하게 놓아준다. 따라서 광경로차는 거울 M1, M2의 위치에만 의존하게 된다[그림2].

위상차()
경로 (1)의 빛은 한 번의 외부 반사와 한 번의 내부 반사를 하기 때문에 만큼의 위상이 변한다. 반면, 경로 (2)의 빛이 BS와 거울 M2에서 두 번의 외부 반사를 하기 때문에 만큼의 위상이 변한다. 따라서 스크린에 도달하는 경로 (1), 경로 (2)의 빛의 위상이 만큼 차이나게 된다.

참고자료

· 부산대학교 스마트교육플랫폼, PLATO
· https://plato.pusan.ac.kr/