빛의 회절

회절은 대표적인 파동 현상 중의 하나다. 입자의 진행 경로에 틈이 있는 장애물이 있으면 입자는 그 틈을 지나 직선으로 진행한다. 하지만 파동의 경우 틈을 통과한 후 직선 경로를 포함한 그 주변의 일정 범위까지 진행한다. 회절의 정도는 파동이 지나가는 틈의 크기와 파장의 영향을 받는다. 틈의 크기 보다 파장의 길이가 길수록 회절이 많이 일어난다. 

빛의 회절 실험에서는 다양한 상황에서의 빛의 회절을 확인하고 회절의 특성을 이해할 수 있다. 

[실험1] 단일 슬릿에 의한 빛의 회절

회절 방정식(최소조건)은 다음과 같으며 이 식을 통해 우리는 슬릿 폭을 알아낼 수 있다. 

sinθ_m=mλ/d  ,  d=mλ/(sinθ_m )

*d: 슬릿 너비

*m: 패턴의 순서

*λ: 레이저의 파장

*θ_m: 중심선과 길울어진 각도

[실험2] 이중 슬릿에 의한 빛의 회절

회절 방정식(최대조건)은 다음과 같다. 이 식을 통해 우리는 슬릿 폭을 알아낼 수 있다. 

sinθ_m=mλ/d  ,  d=mλ/(sinθ_m )

[실험3] 단일 와이어에 의한 빛의 회절

회절 방정식(최대조건)은 다음과 같다. 이 식을 통해 우리는 슬릿 폭을 알아낼 수 있다. 

sinθ_m=mλ/d  ,  d=mλ/(sinθ_m )

[실험4] 십자선에 의한 빛의 회절

회절 방정식(최대조건)은 다음과 같다. 이 식을 통해 우리는 슬릿 폭을 알아낼 수 있다. 

sinθ_m=mλ/d  ,  d=mλ/(sinθ_m )

[실험5] 철망에 의한 빛의 회절

회절 방정식(최대조건)은 다음과 같다. 이 식을 통해 우리는 슬릿 폭을 알아낼 수 있다. 

sinθ_m=mλ/d  ,  d=mλ/(sinθ_m )

[실험6] 투과 회절발(transmission grating)에 의한 빛의 회절

회절 방정식(최대조건)은 다음과 같다. 이 식을 통해 우리는 슬릿 폭을 알아낼 수 있다. 

sinθ_m=mλ/d  ,  d=mλ/(sinθ_m )

[실험7] 핀홀(Pinhole)에 의한 빛의 회절

에어리 디스크(Airy disc)란 원형 구멍에 의해 나타나는 빛의 회절 패턴에서 중앙의 밝은 영역을 말한다. 핀홀에 의한 빛의 회절에서는 에어리 디스크를 확인할 수 있으며 반지름(x)은 다음과 같이 나타낼 수 있다. 

x=((1.22lλ))/a

*x: Radius of Airy^' sdisc 

*a:Diameter of the Pinhole 

*l:Distance betwee the pinhole and screen 

*λ:Waverlength of light

에어리 디스크의 반지름에 대한 방정식을 통해 핀홀의 직경에 관한 방정식을 얻을 수 있다.

a=((1.22lλ))/x

빛의 회절 실험을 통해 빛의 회절이 일어나는 다양한 상황을 관찰하고 빛의 회절 패턴을 통해 슬릿 또는 홀의 크기를 측정할 수 있다.