회절격자 분광기

  • 회절 격자 분광기 실험에서는 다양한 광원의 스펙트럼과 프리즘 및 회절 격자의 특징을 이해할 수 있다.

1) 회절 격자 분광기(Prism Spectrometer)

회절격자 분광기는 기체 방전관에서 나오는 빛의 스펙트럼을 관측하고 각 휘선의 파장을 구한다. 회절 격자 분광기 실험을 통해 빛의 파동성을 이해하고 파동의 대표적인 현상인 간섭 효과를 관찰할 수 있다. 또한 여러가지 광원에서 나오는 빛 또는 다양한 기체의 선 스펙트럼을 통해 파장 별로 분류하고 빛이 발생하는 원리를 이해할 수 있다.




2) 회절 격자(Diffraction grating)

회절 격자란 빛의 진폭 및 위상에 주기적인 변화를 주는 광학 실험 장치이다. 즉, 프리즘과 같이 분광 작용을 하여 빛이 파장별로 나누어 빛의 스펙트럼을 관찰할 수 있도록 한다. 또한 회절 격자에 관한 방적식은 아래와 같다.



이 실험에서 사용되는 회절 격자 분광기(HO-ED-S-01)는 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
- 모든 실험 장치가 개방되어 있어 학습자가 회절격자 분광기의 원리를 효과적으로 이해할 수 있다.
- 정확한 각도 및 굴절률을 측정할 수 있다.
- 유체의 굴절률 측정 실험을 위해 중공 프리즘을 제공한다.
- 방출 스펙트럼과 흡수 스펙트럼 측정을 위한 분광기로 사용할 수 있다.




3) 회절 격자 분광기의 실험 구성

[실험1] 고체 프리즘의 굴절률(n)

 : 프리즘은 삼각기둥 모양으로 유리를 가공하여 평행광선을 두 번 굴절시켜 다시 다른 방향으로 빛을 내보내는 광학 기구이다.
 : 회절 격자 분광기를 이용하여 고체 프리즘의 굴절률(n)을 측정할 수 있다.





[실험2] 프리즘의 분산력(ω)

 : 회절 격자 분광기를 통해 프리즘의 분산력(ω)을 측정할 수 있다.



 : n₁과 n₂는 두 가지 색상에 대한 프리즘의 굴절률이다. 프리즘의 굴절률은 다음과 같다.





[실험3] 액체 프리즘의 굴절률

 : [실험1]에서의 고체 프리즘을 액체 프리즘으로 교체한 후 실험을 진행한다. 실험 방법은 동일하다.



[실험4] 회절 격자를 이용한 수은의 파장 측정

 : 빛이 회절 격자 표면에 정상적으로 평행하게 통과하면 반대쪽에서 바라볼 때 밝은 회절이 최대치로 관찰된다.




회절 격자 분광기 실험을 통해 고체 및 유체 프리즘의 굴절률을 측정하고 회절 격자를 이용하여 다양한 빛의 파장을 측정할 수 있다.