Microwave Optics 예비보고서

소개

중급물리학 실험 Microwave Optics 예비보고서 입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험 이론
1. 정상파
2. 슬릿에 의한 회절
3. Bragg 회절
4. Michelson 간섭계
5. Brewster`s angle
6. Bragg`s Law

3.실험방법

4.실험방법

본문내용

1. 실험목적
마이크로파를 이용하여 정상파를 측정하고 간단한 성질을 확인하고, 단일 슬릿, 이중 슬릿을 통해 마이크로파가 어떻게 나타나는지 관찰하고, Lloyd`s mirror, Brewester angle, Bragg Diffraction을 관찰해 본다.

2. 실험 이론
광학적인 현상에서 전자기파와 물체의 상호작용은 빛과 파장과 물체의 크기가 비슷한 스케일을 갖게 될 경우 뚜렷하게 관찰된다. 물체의 크기가 너무 작으면 전자기파에 큰 영향을 끼치지 못하고, 물체의 크기가 너무 클 경우에는 전자기파가 그냥 통과하게 된다. 예로 마이크로웨이브 오븐의 경우 사용되는 전자기파의 파장은 물분자에서 수소-산소 결합의 길이와 비슷한 크기를 갖는다.
여러 가지 광학 현상들을 관찰하려면 빛의 파장과 비슷한 스케일의 물체를 조작하여 가면서 실험하여야 한다. 따라서 고전광학 - 가시광선을 실험하려면, 400~700㎚의 매우 작은 크기를 갖는 물체를 제어하여야 하므로 매우 어렵다. 따라서 제어하기 쉬운 크기의 파장을 지닌 전자기파 - micro wave를 사용하여 실험을 하면 여러 가지 특징을 여러 가지 현상들을 쉽게 관찰할 수 있다.

1. 정상파
앞의 resonance tube 실험에서 본 것과 같이 어떤 파동이 공간상에 한정되어 있으면 공간의 끝에서 반사될 때의 조건에 의하여 반사파와 원파의 중첩이 잘 되어 정상파를 형성할 수 있다. 일차원으로 진행되는 파의 경우에 그 조건은 아래와 같다
: 정상파 조건
이 조건을 만족하는 파장의 파동의 진동수를 고유진동수라고 한다.
2. 슬릿에 의한 회절
좁은 슬릿을 통과하는 파동은 내부에서 복잡한 난반사를 일으키면서 슬릿을 빠져나가게 되어 원래의 진행방향과는 다른 방향으로 회절되는 현상을 일으킨다. 따라서 스크린에 비치는 빛의 모양은 중심부분이 강한 무늬를 형성하게 된다.
이러한 효과를 계산하려면 난반사를 모두 직접 추적하는 것은 매우 복잡하므로 확률적인 접근이나, 실험을 통한 모델링을 통하여 그 결과를 추론할 수 있다. 실험적으로 밝혀진 사실은.
를 만족하는 모양을 보여주게 된다.
두개의 슬릿을 통과한 빛이 스크린에 그리는 무늬는 각각의 슬릿을 통과한 빛의 중첩으로 나타날 것이라는 것은 자명하다. 단 빛은 파동의 성질을 가지므로 보강과 상쇄가 일어나서 물결무늬와 같은 무늬를 스크린에 그리게 된다.

참고자료

· 1) “Fundamentals of Physics” - Holliday, Resnick, Walker
· 2) “물리학총론” - D. Halliday외 저, 김종오 역
· 3) “대학물리학” - F.W.Sears 등 원저, 대학물리학교재연구회 번역
· 4) "Optics 2판" - Hecht저, Addison Wesley
· 5) "American Journal of Physics" - J. Morris Blair, 미국물리학회, 제 60권 1호