암실7번(Michelson interferometer and measurement of refractive index)예비보고서

소개

카이스트 물리실험3 보고서입니다.

목차

1.Purpose of Experiment
2.Abstract
3.Introduction
4.Experimental
5.Expected Result of Experiment
6.Reference

본문내용

Purpose of Experiment
마이켈슨 간섭계를 꾸미고 이를 이용하여 레이저의 파장을 구해본다. 꾸민 간섭계로부터 한쪽 arm에 물체를 두어 그 물체의 굴절률도 구해본다.
Abstract
마이켈슨 간섭계는 본래 에테르에 대한 지구의 움직임을 측정하기 위해 만들어졌으나 현재는 다른 유용한 용도로 쓰이고 있다. 주로 거리를 빛의 파장 정도의 정밀도로 측정하거나, 물질의 굴절률을 측정하는데 쓰이고, 이번 실험 역시 이에 대한 실험을 하는 것이다.
Diffusing plate를 통과한 Monochromatic ray는 Beam divider에 의해 두 광선으로 나뉘고 거울의 반사를 거치면서 경로 차가 생겨난다. 이로 인해 최종적으로 렌즈를 통과하여 스크린 상에 원형의 간섭무늬를 생성한다. 생성된 원형 간섭무늬의 반지름과 경로 차를 측정함으로써 사용된 레이저의 파장과 임의의 매질의 굴절률을 구할 수 있다.
Introduction
Michelson interferometer는 거울과Beam divider를 이용한 간섭계이다. 간섭계에서 생겨나는 경로 차를 알기 위해 빛이 지나가는 경로를 살펴보자.
Ghost reflection
Ghost reflection
1. Beam divider에서 2개의 경로 (b-c b-d)로 나뉜다.
2. 각각의 거울에서 반사된 빛은 b를 통해 e로 향한다.
3. e에서, 빛은 lens를 거쳐 원형의 간섭 무늬를 만들게 된다.
※ Ghost reflection: Beam er의 양면에서 반사가 일어난다. 물론 한쪽 면에서 대부분 반사가 되지만, 그 반대 면에서도 반사가 일어난다. 이를 Ghost reflection이라 부른다. Ghost reflection은 경로 차를 길게 함으로써 간섭 무늬에 주는 영향을 줄일 수 있다.
MATHEMATICAL DESCRIPTION
간섭무늬를 수학적으로 기술해보자. 양쪽 거울 방향의 경로 차를 d라고 하자. 방향 운동량을 포함한 방향은 그림에 나타나 있다. 따라서 pattern에서 상쇄간섭이 나타날 조건은 다음과 같다.

참고자료

· 2010 봄학기 물리학 실험 3 매뉴얼
· http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/michel.html
· http://en.wikipedia.org/wiki/File:Michelson_Interferometer_Red_Laser_Interference.jpg
· http://en.wikipedia.org/wiki/Michelson_interferometer
· Eugene Hecht, Optics 3rd edition, Addison Wesley, pp405-411.