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마이켈슨 간섭계(예비)(5)(4)

등록일 : 2018-06-01
갱신일 : 2018-06-01


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마이켈슨 간섭계(예비)(5)(4)
1. 실험 목적
마이켈슨 간섭계를 이용하여 헬륨-네온 레이저의 파장을 정확하게 측정하고 한편으로 빛이 에테르라는 매질을 통하여 전파되는지 여부를 밝힌 마이켈슨-몰리의 실험을 이해한다.

2. 실험 이론
(1) 간섭
간섭(interference)은 파동만이 가지고 있는 특유한 성질의 하나로서 둘 이상의 동일한 진동수의 파동이 같은 지점에 도달할 때 각 지점에 따라 파동의 세기(intensity) 분포가 일정한 형태를 이루고 있는 것을 말한다. 이는 근본적으로 파동이 중첩의 원리를 만족하기 때문이다. 즉 음양의 값을 가지는 파동량이 벡터적으로 합성되어 지점에따라 파동의 세기가 크게 달라지지만 합성되는 파동의 상대적인 위상이 일정하여 형성되는 세기의 분포가 일정한 경우를 말한다.
두 파동이 각 파의 마루와 골이 엇갈리게 합성될 때 진폭이 0이 되어 파의 세기가 0이 되고(상쇄간섭), 일치되게 합성될 때 하나의 파동에 비하여 진폭은 2배이지만 세기는 4배가 된다(보강간섭). 음파나 수면파 등의 경우 진동수가 다른 두 파동이 합성될 때 생겨나는 맥놀이도 넓은 의미의 간섭이라고 할 수도 있다. 그러나 보통의 경우 진동수가 동일 하고 그 위상차이가 일정하게 유지되는 두 파 이상이 필요하며 이러한 조건을 충족하는 파동을 간섭이 일어날 가능성을 가진 파라는 의미에서 가간섭성(coherence)을 가졌다고 한다.
(2) 수면파의 간섭
`물결통 실험`
수면파(물결)는 물 표면에 막대기를 진동시켜 쉽게 발생 시킬 수 있다. 왼편 그림처럼 동시에 같은 진동수의 두 파를 발생시키면 각기 다른 위치에 중심을 갖는 동심원의 원형파가 되어서 퍼져 나간다. 두 파동이 어우러져 나타나는 무늬는 그림에서 보는 것처럼 지역에 따라 진동이 크게 일어나기도 하고(보강간섭), 적게 일어나기도 한다(상쇄간섭). 두 파동의 진동수가 동일하고 막대기가 물을 쳐주는 박자의 차이가 시간이 가도 변함이 없으면(가간섭성을 가졌다면) 보강간섭이나 소멸간섭의 위치가 변하지 않고 일정한 형태…(생략)

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