일반물리실험 - 회절격자의 격자상수 측정
일반물리실험 - 회절격자의 격자상수 측정
일반물리실험 - 회절격자의 격자상수 측정
⊙ 실험목적
빛의 회절 현상을 이해하기 위해 격자상수를 알고 있는 회절격자를 이용하여 주어진 광원의 파장을 측정하고 이 광원을 사용하여 미지의 회절격자의 격자상수를 측정한다.
⊙ 이론
1) 회절격자(에돌이발) (1)
그림[1]에 나타나 있는 바와 같이 유리판 위에 단위길이 1cm 마다 n개의 평행선을 그린 회절격자(G)에 파장이 인 평행광선이 수직으로 입사할 때, 격자를 통과한 후 입사 방향에 대하여 m차 회절광이 각도를 가지고 회절되었다고 하자. 이웃한 평행광선 사이의 광로차는 = d sin 이므로 = d sin = m 를 만족시키는 각도 에 대하여 회절 된 빛들이 모두 보강 간섭을 하므로 빛의 세기가 최대로 된다. 이 부분을 에돌이선이라 부른다. 여기서 d=(1/n) mm은 격자상수이고, m은 회절광의 차수를 표시해 준다. 따라서 회절각 를 측정하면, 회절격자상수 d를 알고 있을 때는 사용하는 광원의 파장 를 알게 되고, 를 알고 있을 때는 d를 결정할 수 있다.
⊙ 실험기구 및 장치
⊙ 실험방법
1-1) Data studio program 설치
(1) Science Workshop 인터페이스를 컴퓨터에 연결하고, 인터페이스를 켠 후 컴퓨터를 켠다.
(2) 광센서와 회전모션센서를 각각 인터페이스의 Analog Channel A와 Digital Channel에 연결한다.
1-2) 기기 및 장치
아래 그림과 같이 광원을 광학받침대 한쪽에 놓고 회전판 팔 부분에는 광 센서를 고정한다. 회전판의 중앙에는 회전모션센서를 연결하여 회전판의 움직인 각도를 회전모션센서가 측정할 수 있도록 한다. 이때 모션센서와 회전판의 회전비가 1:1이 아니므로 180도 까지 회전판을 돌려서 모션센서를 통해 측정된 각도와의 보정비를 얻도록 한다. 한편 광 센서의 감도를 1 로 하여 회절광의 세기가 포화상태에 이르지 않게 측정할 수 있도록 한다.
2) 광원의 파장측정
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⊙ 실험목적
빛의 회절 현상을 이해하기 위해 격자상수를 알고 있는 회절격자를 이용하여 주어진 광원의 파장을 측정하고 이 광원을 사용하여 미지의 회절격자의 격자상수를 측정한다.
⊙ 이론
1) 회절격자(에돌이발) (1)
그림[1]에 나타나 있는 바와 같이 유리판 위에 단위길이 1cm 마다 n개의 평행선을 그린 회절격자(G)에 파장이 인 평행광선이 수직으로 입사할 때, 격자를 통과한 후 입사 방향에 대하여 m차 회절광이 각도를 가지고 회절되었다고 하자. 이웃한 평행광선 사이의 광로차는 = d sin 이므로 = d sin = m 를 만족시키는 각도 에 대하여 회절 된 빛들이 모두 보강 간섭을 하므로 빛의 세기가 최대로 된다. 이 부분을 에돌이선이라 부른다. 여기서 d=(1/n) mm은 격자상수이고, m은 회절광의 차수를 표시해 준다. 따라서 회절각 를 측정하면, 회절격자상수 d를 알고 있을 때는 사용하는 광원의 파장 를 알게 되고, 를 알고 있을 때는 d를 결정할 수 있다.
⊙ 실험기구 및 장치
⊙ 실험방법
1-1) Data studio program 설치
(1) Science Workshop 인터페이스를 컴퓨터에 연결하고, 인터페이스를 켠 후 컴퓨터를 켠다.
(2) 광센서와 회전모션센서를 각각 인터페이스의 Analog Channel A와 Digital Channel에 연결한다.
1-2) 기기 및 장치
아래 그림과 같이 광원을 광학받침대 한쪽에 놓고 회전판 팔 부분에는 광 센서를 고정한다. 회전판의 중앙에는 회전모션센서를 연결하여 회전판의 움직인 각도를 회전모션센서가 측정할 수 있도록 한다. 이때 모션센서와 회전판의 회전비가 1:1이 아니므로 180도 까지 회전판을 돌려서 모션센서를 통해 측정된 각도와의 보정비를 얻도록 한다. 한편 광 센서의 감도를 1 로 하여 회절광의 세기가 포화상태에 이르지 않게 측정할 수 있도록 한다.
2) 광원의 파장측정
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실험- 회절격자의 격자상수
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