[기초광학실험] 일반적인 회절 구멍에 의한 회절 1부

실험 이론 및 원리

1. 서론

가장 간단한 회절 무늬 모양은 가는 슬릿에 의한 회절에 의한 것이다. 그러나, 어떠한 회절 구멍이나 그 모임 역시 그것의 크기가 가시광선의 파장과 크기가 비슷하면 회절 무늬를 만들게 된다.

어떤 특정한 회절 구멍에 의해 생기는 회절 무늬는 호이겐스의 원리에 의해 정량적으로 구할 수 있다. 간단히 각 구멍을 점 광원의 모임으로 취급한다. (작고 가깝게 모인 점들로 취급하면 회절 모양을 잘 근사 시킬 수 있다) 스크린의 어떤 위치에서의 빛의 세기는 우선 회절 구멍의 각 점에서 그 지점에 기여하는 위상을 결정하고, 중첩의 원리를 이용하여 전 회절 구멍에서의 기여를 합하고 이를 제곱하면 된다.

물론 스크린의 다른 각 지점에 대하여 이와 같은 과정을 행하여야 전체 회절 무늬의 모양을 알 수 있다. 이러한 과정은 시간을 소모하는 일이 될 것이다. 이 실험에서의 접근방법은 더욱더 정성적으로 될 것이다. 슬릿에 의한 회절 모양에 대해 알고 있는 지식을 이용하여 더욱 복잡한 회절 구멍에 의해 생기는 회절 모양을 이해한다..

실험 기구 및 장치

1. 실험 재료

1) 광학대, 광원, 광학 부품 고정대, 크기 조절 가능한 구멍, 회절판

2) 슬릿 마스크, 색 필터, 검은 마분지, 핀

그림 1 실험 장치

실험 방법

1. 실험 과정

1) 그림 1과 같이 장치한다. 크기 조절 가능한 구멍(조리개)을 최대한 열어 놓고 시작한다. 회절 판(회절 구멍 형태 H, I, J)을 통해 광원의 필라멘트를 본다.

2) 회절 구멍 H를 보면서 서서히 조리개의 크기를 줄인다. 이러한 과정을 I 와 J에 대하여도 반복한다.

 

3)  조리개의 크기가 회절 무늬의 선명에 어떠한 영향을 줍니까?

- 조리개 구멍이 작을수록 회절 무늬가 선명해지는 것이 관측되었다.

 

4)  조리개의 크기가 회절 무늬의 밝기에 어떠한 영향을 줍니까?

- 조리개 구멍이 작을수록 회절 무늬의 밝기가 어두워 진다. 조리개를 회절 무늬가 밝고 선명하도록 조절한다. 광원 앞에 색 필터를 붙인다.

5)  색 필터가 첨가됨으로써 회절 무늬가 어떻게 간단하게 됩니까?

빛의 분산으로 뿌옇게 보였던 것이 색 필터를 이용하니 선명하게 보여진다.

 

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