[붿�산대 일반물��학씄험2]슬릿에 의한 간섭과 회절

1. 실험 목적
단일 슬릿과 이중 슬릿에 의한 레이저광의 회절 및 간섭무늬를 관측한다. 이로부터 슬릿의 간격과 폭을 측정하고 빛의 성질인 간섭과 회절을 이해한다.

2. 실험 원리
(1) 레이저광
레이저(Laser) 광은 빛의 강도왿� 가간섭성(결맞음)이 크고 단색성과 평행성이 좋으므로 빛의 간섭 및 회절의 실험에 적합하다. 가시광을 발생시키는 레이저로 실험실에서 가장 많이 사용되는 것은 He-Ne 레이저(파장 632.8 nm)이며, 출력이 큰 레이저로는 Ar-Ion 레이저(파장 476.5 nm, 488.0 nm, 514.5 nm)가 많이 사용된다. 이 실험에는 다이오드(diode) 레이저(파장 650 nm)를 사용한다.

(2) 간섭
2개 이상의 파동(빛)이 같은 시각과 같은 공간에 만날 때 간섭이 일어난다. 그림에서 보인 것처럼 슬릿 사이 간격이 d인 이중슬릿에 레이저 광을 수직하게 비추면 슬릿 과 에서 나오는 두 광선이 이중슬릿으로부터 만큼 떨어져 위치한 스크린 위의 점에서 중첩이 된다. 가 작다고 보면 두 광의 광로차 는

로 주어진다. 위의 식에 의하면 광로차 가 파장 의 정수배 혹은 반정수배가 될 때 두 광선은 보강 혹은 소멸간섭을 하게 되어
(밝은 무늬; 보강간섭)
(어두운 무늬; 소멸간섭)
의 조건에 따라 간섭무늬가 나타난다. 따라서 스크린 위의 가장 밝은 부분과 번째 밝은 무늬 간과의 거리를 라고 하면 각 가 작을 때는 이고 이므로

로 나타낼 수 있다. 그러므로 왿� 를 측정함으로써 슬릿간격 d를 구할 수 있다.

(3) 단일슬릿에 의한 회절
회절은 파동이 장애물에 의해 변형될 때 일어나는 파의 특징적 현상이다. 이런 현상은 장애물 혹은 슬릿의 크기가 파의 파장에 가까워질수록 더욱 현저히 나타나게 된다. 그림에서 보인 것처럼 폭이 a인 슬릿에 레이저 광을 수직하게 비추면 거리 만큼 떨어져 있는 스크린 위에 회절무늬가 생긴다. 스크린 상의 한 점 에서 두 광선의 광로차 가 반파장이 되도록 가 정해졌다면 에서 소멸간섭으로 어두운 무늬가 나타날 것이다.