빛의 회절 실험 보고서

실험 목적
단일 슬릿, 이중 슬릿, 원형 구경에서 빛의 회절 특성을 측정하고, 초음파에 의 해 형성된 회절격자에서 빛의 회절 현상을 확인한다.

기본이론
- 회절(diffraction)은 빛의 진행 경로에 놓인 장애 물 주위로 휘어져 진행하면서 빛이 단순히 직진 하지 않고 다양한 형태로 퍼져 나가는 현상임.
- 회절 현상은 하위헌스(Huygens)의 원리에 의하 면 파동의 한 파면 상의 각 점은 2차 파원으로 간 주할 수 있으며, 새로운 2차 파들의 싸개선 (envelope)으로 만들어지는 면이 새로운 파면이 되면서 회절 패턴이 만들어지게 됨.
- 빛의 회절에는 원거리 회절(프라운호퍼 회절)과 근거리 회절(프레넬 회절)이 있으며, 원거리 회절 의 경우 회절 무늬는 거리에 관계없이 동일함.
1)단일 슬릿에서 빛의 회절
단일 슬릿을 통과한 빛은 이중 슬릿이나 회절 격자에 의해 형성되는 것과 다소 다른 회절 패턴을 형성한다. 그림 1은 단일 슬릿 회절 패턴을 나타낸다. 중앙 최대값은 양쪽의 최대값보다 크고 강도는 양쪽에서 빠르게 감소한다. 대조적으로, 회절 격자는 중앙의 양쪽에서 천천히 어두워지는 균일한 간격의 선을 생성한다.

그림 1. 단일 슬릿 회절 패턴
단일 슬릿 회절의 분석은 그림 2에 나왿� 있다. 여기에서는 동일한 슬릿의 다른 부분에서 오는 빛을 고려한다. Huygens의 원리에 따르면 슬릿에 있는 파면의 모든 부분이 웨이블릿을 방출한다. 이것은 위상에서 시작하여 모든 방향으로 향하는 광선과 같습니다. (각 광선은 웨이블릿의 파면에 수직이다.) 스크린이 슬릿의 크기에 비해 매우 멀리 있다고 가정할 때 공통 목적지를 향하는 광선은 거의 평행한다. 그림 2a왿� 같이 직선으로 이동할 때 위상이 유지되고 중심 최대값을 얻는다. 그러나 광선이 빔의 원래 방향에 대해 각도 θ로 이동할 때 각각은 공통 위치까지 다른 거리를 이동하며 위상이 같거나 다를 수 있다. 그림 2b에서 아래쪽에서 오는 광선은 위쪽에서 오는 광선보다 한 파장 λ만큼 더 멀리 이동한다. 따라서 중심에서 오는 광선은 왼쪽에 있는 광선보다 λ/2만큼 더 멀리 이동하여 위상을 벗어나서 상쇄적으로 간섭한다.