프라운호퍼 회절 실험 예비 보고서

소개글

중급물리실험

프라운호퍼 회절 실험 예비 보고서입니다.

목차

목적

프라운호퍼 회절이란?

실험 1. 단일 실틈의 회절
- 개요
- 실험과정

실험 2. 사각틈의 회절
- 개요
- 실험과정

실험 3. 원틈의 회절
- 개요
- 실험과정

실험 4. 이중실틈의 회절
- 개요
- 실험과정

실험 5. 다중실틈의 회절
- 개요
- 실험과정

본문내용

실험 5. 다중 실틈의 회절

개요
길이가 L, 폭이 b인 가늘고 긴 N개의 실틈이 서로 a만큼 떨어져 있다. 길이 방향으로 x축, 폭 방향으로 y축을 취하고, 실틈 면에서 수직으로 Z만큼 떨어진 위치에 스크린을 세운다. 단일 실틈과 동일하게 y축을 따라 실틈 위에서 적분한다.



이 식을 적분하여 회절된 광의 세기를 구하면 다음과 같다.



여기서 이고 이다. 에서의 광의 세기는 로, 단일 실틈의 배가 된다. 다중 실틈에 의한 회절무늬도 조밀한 간섭무늬가 회절에 의해 점점 약해지는 모양을 나타내는데, 밝은 무늬가 두 종류로 나타난다. 주 밝은 무늬(principle maxima)는 에서 나타나고, 2차 밝은 무늬(secondary maxima)는 에서 발생한다. 어두운 무늬는 에서 나타나므로, 주 밝은 무늬, 2차 밝은 무늬, 어두운 무늬의 위치를 구하면 다음과 같다.

주 밝은 무늬 : , n = 0, 1, 2, …

2차 밝은 무늬 : , l = 1, 2, …

어두운 무늬 : , m = 1, 2, …, (단 )

주 밝은 무늬의 위치는 이중 실틈의 밝은 무늬 위치와 동일하고, 그 사이에 (N-1)개의 어두운 무늬와 (N-2)개의 2차 밝은 무늬가 존재한다. 가장 밝은 2차 밝은 무늬의 세기는 주 밝은 무늬 세기의 1/22배 정도가 된다.


실험과정
1) 필요부품 : 광학용 레일(중/소), 미니레일과 캐리어, He-Ne레이저, 광검출기, 줄맞춤 렌즈(+150), 다중실틈(다중실틈, 6중실틈), 스크린, 렌즈 홀더, 스크린 홀더, 포스트와 홀더.
2) 광학부품들을 실틈 대신 다중실틈으로 교체하고, 레일 위에 정렬한다.
3) 레이저를 큰 레일의 왼쪽 끝 쪽에 설치하고, 줄맞춤 렌즈로 평행광을 만든다. 다중실틈은 레일 오른쪽 끝에 설치한다. 작은 레일을 2m이상 떨어뜨려 놓고, 이동스크린을 놓는다. 다중 실틈과 스크린 사이의 간격(Z)을 측정하여 기록한다.
4) 실틈의 수가 가장 작은 것부터 레이저광을 조사하여 회절현상을 관찰하고, 주 밝은 무늬의 간격을 측정하고, 주 밝은 무늬 사이의 어두운 무늬와 2차 밝은 무늬의 위치를 측정하여 기록한다.
5) 실틈의 수를 증가하면서 실험을 되풀이한다.
6) 실틈을 교체하고 실험을 되폴이 한다. 6중 실틈은 실틈 간격과 폭의 비를 일정하게 두고, 폭을 변화시킨 다중실틈이다.
7) 주어진 실틈의 폭과 간격으로 회절무늬와 주 밝은 무늬, 2차 밝은 무늬의 관계를 계산하여 기록한다.
8) 원하는 특정 위치에 스크린을 두어 무늬를 관찰한 다음, 스크린은 제거하고 광검출기와 한 축 스테이지(미니캐리어, X-stage)를 설치한다.
9) 가운데 무늬의 세기를 측정하고, 스테이지 상에서 광검출기를 이동하면서 무늬 위치에 따른 광세기를 측정하여 기록한다.

참고 자료

없음