[광학] Hecht 9단원 <간섭> : 영의 이중슬릿 실험 & 프레넬 거울
영의 이중슬릿 실험
영의 이중슬릿 실험은 대략적인 내용이 이러합니다. 그림을 보시면 S라는 광원이 평면파 형태로 단일슬릿에 부딪힙니다.
그러면 작은 틈 사이로 회절이 일어나게 됩니다. 회절된 전파가 다음의 이중슬릿을 만나면 S1,S2라는 새로운 광원이 되어 회절됩니다. 즉, S1과 S2가 구면파 형태로 퍼져나갈 때, 서로 간섭하게 될 경우 상쇄인지 보강인지 스크린에 표시되는 것을 보여주는 실험입니다.
영의 실험을 통해 얻어진 공식을 한번 보겠습니다. 이 때의 조건은 이중슬릿과 스크린 사이의 거리가 광원 S1과 S2 사이의 폭보다 많이 클 때입니다. 폭의 길이를 d라고 하겠습니다. 그러면 i >> d 라고 보시면 되겠죠?
또, 두번째 조건이 있습니다. 광원 S1,S2 사이의 폭의 중심으로부터 P점까지 잇는 선분. 그리고 중심으로부터 스크린의 중심까지 잇는 선분. 이 사이의 각 세타가 많이 작을 경우여야 합니다.
이렇게 조건을 정했으면 이제 한번 보겠습니다. x/i의 값은 tan세타와 동일합니다. 근데 이 세타값이 많이 작으면
tan세타=sin세타=세타로 봐도 무방합니다. 여길 기억해주세요.
저기 dsinΘ를 봅시다. 이는 광경로 L1와 L2사이의 경로차와 같습니다. 즉,
L1-L2=dsinΘ라는 것인데, 우리는 세타가 많이 작으므로, 결국에는 dΘ로 둬도 됨을 알 수 있습니다.
그리고 세타의 경우는 우리가 위에서 x/i라고 정의했죠? (위 그림에서는 i대신 L로 표시했네요.)
▶ 프레넬 거울
- 프레넬 거울은 거울이 2개가 존재하고 이 거울 사이의 각도가 180도 조금 못미친 상태에서에서의 반사를 보는 것입니다. 광원으로부터 나온 전자기파가 거울A면에 반사되고 거울B면에도 일부 반사되면 반사파들 2개가 결맞음현상에 의해
보강간섭이든 상쇄간섭이든 일어나게 될 것입니다.
이런 꼴로 나오는데요. 영의 이중슬릿실험과 비슷합니다. 단지, 영의 이중슬릿실험에서는 슬릿중심에서 스크린중심까지의 중심거리 R에 대한 것이였으면 프레넬 거울에서는 구면반지름 R과 반사지점에서 스크린 상의 임의의점까지의 직선거리 d의 합에 대한 것일 뿐입니다.