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과학 꼼지락
2007.02.21 19:33
원래 이중슬릿에 의한 빛의 간섭 실험은 1801년 영국의 과학자 영(Young)이라는 사람이 했던 실험입니다. 영은 그림과 같은 이중슬릿을 이용하여 스크린 상에 밝고 어두운 간섭무의를 얻는데 성공하고 빛이 파동임을 입증했습니다. 빛이 입자성만을 지닌다면 간섭무늬 같은 것은 나타나지 않을 것이기 때문에 간섭현상을 일으켰다는 것은 굉장히 대단한 발견이었습니다. 
자세하게 알고 싶으시면 가까운 서점에 가서 물리1참고서를 아무거나 집은 뒤 '빛과 물질의 이중성'단원을 펴서 뒤적이시면 자세하게 설명이 되어 있을 것 입니다. 영어를 좀 하신다면 Wikipedia에 Youngs double-slit experiment라고 소개되어있습니다.

실험을 할 당시 그는 위상이 같은 빛을 얻을 수 있는 방법이 단일슬릿을 통한 방법뿐이었기 때문에 단일슬릿을 이중슬릿 앞에 두고 실험을 하였습니다. 그러나 요즘 위상이 같은 빛은 레이저를 통해서 쉽게 만들어 낼 수 있기 때문에  저는 단일슬릿 대신 레이저포인터를 이용하였습니다. 실험은 다음과 같이 하였습니다.

준비물
1. 레이저포인터 - 동네문구점에서 1000원에 구입했습니다. 굉장히 싸더군요.
2. 유리판 - 길가다 주웠습니다. 운이 좋았습니다. 문구점에서는 안판다고 해서 돌아오던 길이었는데 말이죠.
3. 양초 - 집에 있었습니다.
4. 커터칼날 - 필통 속에 있었습니다.

실험
1.양초에 불을 켠 뒤, 유리판을 불꽃에 가져가 그을립니다. (이때 너무 오래 그을리면 유리가 깨지니까 조심하세요.)
2.커터칼날을 작게 두 조각을 만든 뒤, 두 조각의 커터칼날을 붙여 두 날이 되게 합니다.
3.얇고 나란한 아주 가까운 두 개의 선이 생기도록 두 날의 커터칼로 유리판이 그을린 쪽을 긋습니다.
4.이제 방의 불을 끄고 레이저포인터를 두 틈이 있는 곳으로 쏩니다.
(스크린이 될 벽은 적어도 2미터는 되어야 간섭무늬가 보입니다.)
무늬가 멀어서 안보일 경우, 장치를 고정시킨 뒤 가까이 가서 봅니다.
(제 경우, 레이저포인터는 테이프로, 유리판은 고무찰흙으로 고정시켰습니다.)

*유리판을 구하는 것이 쉽지 않을 경우*
적당히 두꺼운 종이 한 장, 날이 잘 슨 커터칼을 이용하여 이중슬릿을 만들 수 있습니다.
1. 종이에 나란하고 아주 가는 두 틈을 칼로 만듭니다.(틈 간격을 1mm도 안되게, 틈의 가로길이도 마찬가지, 세로길이는 상관없습니다.)
2. 그리고 실험의 4단계를 실시합니다.

아주 잘 보였습니다. 처음 할 때에는 밤에 방 불을 다 끄고 커튼을 친 뒤 실험하면 붉은 무늬를 많이 볼 수 있었습니다. 그런데 재미가 있어 계속해서 하다가, 사진을 찍으려고 사진기를 찾는 동안 건전지를 다 써버렸는지 사진을 찍을 무렵에는 3개의 무늬밖에 보이지 않았습니다. 컴컴한 밤에 다시 찍으니 좀 더 많이 보였습니다.


그림1. 그냥 직접 벽에 쏜 레이저. 빛이 강하군요.
그림2. 이중슬릿을 통과한 후 간섭무늬가 생겼습니다.


[내용추가]
네이버에서 이중슬릿 실험결과를 아주 잘 보여주는 블로그를 찾았습니다.(여기)
실험장치를 통째로 구매했나본데 부럽습니다. 간섭도 잘되고 회절도 굉장히 잘 됐구요.

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imuky | 2007.03.06 16:26 신고 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
직접해본다는건 즐거운 일이로군요.
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