빛의 속력 측정 실험 결과 report

목차

*실험방법(modulation method)
*측정값
*실험결과
*질문 및 논의
*결론
*참고문헌

본문내용

(1) 우선 위의 사진과 같이 장치들을 정렬하고(처음에는 synthetic resin blcok은 빼고 진행) 최대 신호가 수신 다이오드에 검출되도록 (투과한 빛이 바닥판에 평행하도록) 그림 1 과 같이 deviating mirror와 렌즈들을 정렬한다.
(2) 50.1 MHz의 변조 진동수는 내부 회로에 의해 대략 50 kHz로 낮추어져 오실로스코프로 출력되는데, 송수신 신호를 각각 오실로스코프 ch1과 ch2에 표시하여 주파수가 50KHz임을 확인한다.
(3) 거울의 눈금을 0점에 맞췄을때 조정기의 위상 손잡이를 사용하여 오실로스코프에 나타난 두 신호가 위상이 일치하도록 만든다. 이때 위상차이가 0일때는 양의 기울기를 가지는 직선모양의 리사주 도형이 나타날 것이다.
(4) 그리고 위상이 만큼 변할 때까지 거울을 이동시킨다. 이때 위상이 만큼 변하면 처음 위상차이가 0일 때 나타났던 직선에 수직인, 음의 기울기를 가진 직선이 나타날 것이다. 이 지점의 위치와 처음위치 사이의 거리가 거울의 이동거리 가 되므로 이를 10회 반복하여 기록한다.

<중 략>

광속 측정을 위해 주파수가 약 Hz의 사인파 모양으로 변조시켜 내보내면, 이 변조된 LED 빛은 렌즈로 시준되어 거울 2개를 거쳐 광검출기로 들어와 빛의 세기에 비례하는 사인파의 전기 신호를 오실로스코프에 나타낸다. 이 수신신호와 기준신호 사이의 위상관계가 오실로스코프 상에 리사주 도형으로 표현되는 것을 이용해서 빛의 속도를 측정하게 되는 것이다. 그렇게해서 광속을 측정해본결과 실제 이론값을 약 라고 할 때, 상대오차가 약 1.5% 정도 였다. 즉 평균적으로 약 정도의 오차가 생겼다는 것인데, 이는 리사주 도형으로 위상변화를 체크하여 를 측정할 때 발생하는 것이다. 왜냐하면 공기 중에서의 광속을 측정하는 경우, 공기 중에서의 광속은
이와 같이 와 의 곱으로 구하는데, 이므로, 를 측정할 때 위치를 1cm (0.01m)라도 잘못 측정하면,
이와같이 만큼의 오차가 발생한다.

참고 자료

빛의 속도 측정 실험 매뉴얼 위키피디아 ‘modulation’
Introduction to Optics, 3rd-ed. Addison Wesley (2007)