[공학] 마이켈슨 간섭계 실험 - 분광기를 이용한 스펙트럼 측정(測定) [회절격자에 의한 빛의 파장 측정(測定) > 레포트모음2

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[공학] 마이켈슨 간섭계 실험 - 분광기를 이용한 스펙트럼 측정(測定) [회절격자에 의한 빛의 파장 측정(測定)

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작성일17-11-27 10:11

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스펙트럼 전체를 여러 가지의 각도로 회전 망원경 T를 회전 시켜서 관찰할 수 있다아
회절격자 기기를 사용해서 파장의 절대 측정을 할 수 있다아 만약, 파장이 λ인 빛이 격자상수( Grating of Constant)가 d인 결정에 들어갔다가 회절 되어 다시 나온다고 보자. 만약 회절 각 α가 다음 조건을 만족하면 Intensity가 Maximum에 이르게 된다.

2. 실험theory(이론)
가시광선은 300nm~700nm의 파장을 갖고 있고, 그 파장에 따라 우리는 색깔이 다른 것으로 받아들인다. 유리의 굴절율이 파장에 따라 다르기 때문에 굴절된 빛은 색깔 별로 분리되는데 이 방법으로는 측정...

분광기를 이용한 스펙트럼 측정

회절격자에 의한 빛의 파장측정
1. 실험목적
빛이 입사될 때 격자 속에서는 파장에 따라 회절되는 각이 다르게 나타나는데 그 회절된 각을 측정하고, 그 각이 무엇을 의미하는지를 안다. 그러나 태양에서 나오는 빛처럼 여러 종류의 파장이 연속적으로 섞여 있는 경우도 있고, 네온사인이나 레이저에서 나오는 영롱한 빛처럼 몇 개의 불연속적인 단일 파장으로 구성되어 있는 빛도 있다아 후자의 경우, 파장에 대해 그 섞여 있는 정도를 스펙트럼(spectrum)이라고 한다. 파장을 측정하고 스펙트럼선의 구조와 세기를 알기 위하여 회절격자가 사용될 경우가 흔하다. 광원이 방출하는 빛은 선스펙트럼을 낸다고 가정한다. 대칭적인 간섭 문양은 점선으로 나타낸 바와 같이 중앙 위치를 넘어 다른 쪽에 형성된다.설명

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[공학] 마이켈슨 간섭계 실험 - 분광기를 이용한 스펙트럼 측정(測定) [회절격자에 의한 빛의 파장 측정(測定)

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분광기를 이용한 스펙트럼 측정

회절격자에 의한 빛의 파장측정
1. 실험목적
빛이 입사될 때 격자 속에서는 파장에 따라 회절되는 각이 다르게 나타나는데 그 회절된 각을 측정하고, 그 각이 무엇을 의미하는지를 안다. 이 회절격자(평면유리로 만들어진)에 평행으로 입사한 빛들은 금이 그어진 곳에서는 흡수가 되거나 산란하여 버리고 금이 그어지지 않은 좁은 틈으로 들어오는 빛은 통과한다. 스펙트럼을 측정하는 초보적인 방법은 프리즘으로 빛을 굴절시켜 보는 것이다.

2. 실험theory(이론)
가시광선은 300nm~700nm의 파장을 갖고 있고, 그 파장에 따라 우리는 색깔이 다른 것으로 받아들인다. 광원 S로부터의 빛이 렌즈 L1에 의하여, 렌즈 L2의 초점면내에 위치한 슬릿 S1에 집속된다. 이때 이웃하는 틈으로 통과한 빛과의 광로 차이가 파장의 정수배가 되는 조건이라면 서로 보강간섭이 일어나서 빛이 강해지나, 광로차이가 파장의 정수배가 아닐 때에는 소멸하여 버린다. 유리의 굴절율이 파장에 따라 다르기 때문에 굴절된 빛은 색깔 별로 분리되는데 이 방법으로는 측정 정밀도(분해능이라 함)에 한계가 있다아 분해능을 높이기 위해서 회절격자를 이용하는데 이는 빛의 간섭현상을 이용한 것이다.

where n〓0, 1, 2, (1)
Red
667.8 nm
Yellow
587.6 nm
Green
501.6 nm
Greenish Blue
492.2 nm
Bluish Green
471.3 nm
Blue
447.1 nm

위의 도표는 헬륨(He) 스펙트럼에 대한 파장의 값이다. 각 θ에서 일어나는 특definition 간섭 극대와 관련되는 평행 광선은 렌즈 L3에 입사한 다음, 평면 F-F‘ 내에 있는 초점에 오게 된다. 콜리메이터 C로부터 출현하는 평행 광선이 회절격자 G에 떨어진다.
그림 1은 광원으로부터 나오는 스펙트럼을 관찰하는 데 사용되는 간단한 회절격자 분광기이다. 그러나 통과한 빛은 그대로 직진하지 않고 호이겐스 원리에…(省略) 의하여 회절 되어 원기둥 형태로 퍼져 나간다.




실험결과/기타
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다. 스펙트럼을 측정하는 초보적인 방법은 프리즘으로 빛을 굴절시켜 보는 것이다. 그러나 태양에서 나오는 빛처럼 여러 종류의 파장이 연속적으로 섞여 있는 경우도 있고, 네온사인이나 레이저에서 나오는 영롱한 빛처럼 몇 개의 불연속적인 단일 파장으로 구성되어 있는 빛도 있다아 후자의 경우, 파장에 대해 그 섞여 있는 정도를 스펙트럼(spectrum)이라고 한다. 그런 후 기체들의 스펙트럼을 측정하여 가장 강한 빛의 스펙트럼의 파장을 구하여 본다. 이 평면상에 형성된 상은 접안렌즈라는 확대 렌즈 장치 E를 써서 검사받게 된다. 그런 후 기체들의 스펙트럼을 측정하여 가장 강한 빛의 스펙트럼의 파장을 구하여 본다.
F
S
L1
C
G
S1
L2
S
L1
C
G
S1
L2
L3
E
T
F`

그림 1. 광원으로부터 나오는 스펙트럼을 관찰하는 데 사용되는 간단한 회절격자 분광기
회절격자는 동일한 폭을 가지는 여러 형태의 슬릿이 같은 간격을 가지고 배열되어 있는 것을 이야기한다. 1 인치의 너비에 12,000개의 『슬릿』이 분포되어 있는 전형적인 회절격자에 대한 간격 d는 25.4 mm/12,000, 즉 2100 nm가 된다. 따라서 보강간섭이 일어나는 조건이 성립하는 어떤 특정한 방향으로만 빛이 밝게 비추어지고, 그 조건은 그 빛의 파장에 따라 달라지기 때문에, 여러 파장의 빛이 섞여 있을 때에는 프리즘에서처럼 파장 별로 분리가 는 것이다.

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