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김민성 선생님의 허락을 받고 동영상을 연결하였습니다.
품 명 : 마이컬슨 간섭계 참키트(만들기)
개 요 : 마이컬슨 간섭계를 저렴한 도구로 직접 구성하여, 빛의 간섭무늬를 찾아보는 간이 실험 키트입니다.
마이켈슨 - 몰리 실험에서 서로 다른 경로(방향)의 두 빛의 속도 차이(도달 시간)에 대해 알아봅시다.
특 징 : 보통의 마이컬슨 간섭계는 광원을 렌즈로 확장하므로 반사 거울이 평면을 사용한다.
하지만 이 키트에서는 볼록거울을 사용하여 반사할 때 빛을 확장 시켜주기 때문에
레이저 앞에 볼록렌즈를 사용하지 않고서도 간섭무늬 동심원을 볼 수 있게 된다.
구 성 : 회전 볼록 거울 2개, 반투과 거울(광분할기, splitter) 1, 더블 클립 1,
레이저 모듈 1, 건전지 홀더 AAA 1, 건전지 3, 원판 2, 수축 튜브 1.
별도 준비물 : 레이저와 반사 거울 배치도 A4(실험 설명 자료실 내려받기), 레이저 보안경.
가 격 : 19,900원.
간섭무늬를 잘 볼 수 있는 방법.
이전의 마이켈슨 간섭계 장치로 실험을 직접 해본다면 알 수 있겠지만, 간섭무늬 동심원은 실험대에서
10~30cm 거리의 스크린에서는 레이저 앞에 볼록렌즈를 사용하지 않으면 거의 볼 수 없을 것이고,
렌즈를 사용했을 때도 맨눈에 직접 관찰되는 간섭무늬 동심원은 그리 크게 나타나지 않습니다.
더 크게 볼 수 있는 방법은 스크린의 거리를 멀게 해서 맺히는 동심원이 크게 하거나,
스크린으로 향하는 빛을 한 번 더 확장해 주는 돋보기를 넣는 방법이 있으며,
스마트폰(촬영 장비)을 활용하여 동심원을 확대해 화면으로 볼 수 있습니다.
이 간이식 간섭계 만들기 키트는 간섭무늬를 찾을 수 있는 결과까지 도출할 수 있지만, 간이식이다 보니
정밀한 장치보다는 찾아가는 과정에서 어렵게 찾아질 수도 있을 것입니다. 그에 앞서 구조를 알아보고
빛의 경로와 왜? 그렇게 실험을 하게 되었는지를 알아보는 시간에 의미를 두는데 구성을 하기도 하였지만,
글쓴이도 수차례 직접 실험하고, 다양한 결과를 얻고, 또한 다른 재료를 사용해 보며 비교해 보았기 때문에,
확실하게 간섭무늬를 찾아 관찰했다는 말씀을 드리며 동영상을 통해 보여드립니다.
* 레이저 사용 시 주의!
레이저는 눈에 직접 비추지 않는 등 안전에 주의합니다.
레이저를 너무 오래 켜두면 빛이 점점 약해져 회복되지 않으니 열이 식는 시간을 줍니다.
레이저 포인터는 온도에 따라 밝기가 달라질 수 있습니다.
너무 낮은 온도의 장소에 보관해둔 상태에서 사용 시 처음에는 빛이 약하게 나올 수 있으며,
온도가 너무 높은 곳에서도 이런 현상이 있을 수 있습니다.
상온에서 사용하실 때 더욱 제 기능을 발휘합니다.
헤드에 충격을 주지 마시고. 온도가 높게 올라가지 않도록 합니다. 고장의 원인이 됩니다.
켜지지 않을 때 건전지의 잔량을 확인하고, 극이 맞게 꽂아졌는지 확인하세요.
마이컬슨 간섭계?
마이컬슨 간섭계(Michelson interferometer)는 물리학에서 빛의 간섭 무늬를 확인하기 위한 장치이다.
앨버트 마이컬슨에 의해 고안되었으며, 간섭 현상 연구에 가장 널리 사용되는 장치이다.
마이컬슨 간섭계에서는 빛살이 빔 가르개를 지나면서 두 갈래로 갈라졌다가 다시 합쳐지면서
간섭무늬가 생기게 된다. 이러한 간섭무늬가 생기는 원인은, 빛살이 갈라지면서 지나는 두 경로의
거리가 서로 다르기 때문에 생기는 빛의 위상차나, 서로 다른 물질을 지나면서 생기는 굴절률의 차이에 있다.
마이컬슨과 에드워드 모올리는
이 간섭계를 이용해 마이컬슨-몰리 실험을 수행하여 에테르가 존재하지 않는다는 것을 증명했다.
이하 자료는 이 실험 키트의 개발하시고 제안해 주신 김민성 선생님의 자료입니다.
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이미지 확대보기비 마이컬슨 간섭계 참키트
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