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[자대 화학]빛의 속도 측정에 대해서..

저작시기 1997.01 | 등록일 2006.03.29 한글파일 한컴오피스 (hwp) | 6페이지 | 가격 600원

소개글

빛의 속도 측정에 대해서..

목차

실험목적
실험장치
장치설치 및 정렬방법

본문내용

1862년 푸코가 쓴 방법, 즉 회전거울을 사용하여 공기중에서의 빛의 속도를 측정한다.1849년 프랑스의 피조(A.H.L.Fizeau)는 빛의 속도를 직접적인 방법으로 측정하였다. 그는 빨리 회전하는 톱니바퀴 앞에서 광선을 톱니부분으로 비추어 그 광선이 회전하는 톱니에 의해 단속적으로 차단되어 펄스 형태로 발사되도록 하였다. 이 광선은 이로부터 8.63km 떨어진 지점에 있는 거울에 의해 반사되어 되돌아 오고 역시 톱니바퀴를 통과하여 눈으로 관측할 수 있게 하였다. 그러나 톱니바퀴의 회전속도가 적당치 못하면 빛이 차단되어 볼 수가 없고, 단지 회전하는 톱니바퀴의 골 부분을 잘 통과한 빛이 되돌아 왔을 때 다시 골을 만나면 눈으로 빛을 관측할 수 있게 된다. 톱니바퀴의 회전속도를 변화시켜 가며 빛을 관측하여 톱니산의 개수, 회전속도, 빛이 진행한 거리로부터 빛Q의 속도를 쉽게 구할 수 있어서, 3.15 x 108m/sec라는 상당히 그럴듯한 결과를 내었다.
역시 프랑스의 물리학자 푸코(J.B.L.Foucault)는 1850년대 이래로 피조의 측정방법을 개량하여, 톱니바퀴 대신에 거울을 회전시켜서 더 정밀하게 빛의 속도를 측정할 수 있었다. 이 방법으로 푸코는 물 속에서의 빛의 속도도 구해낼 수 있었기 때문에, 빛의 본성에 대한 파동성, 입자성의 논란을 종식시켰다. 실제 본 실험에서는 푸코에 의해 1862년 개량된 방법을 그대로 따른다. 그림 1 이 바로 푸코의 실험장치의 구성이다. 모든 장치는 잘 정렬되어 있고 회전거울도 정상적인 상태로 회전하고 있다. 헬륨-네온 레이저에서 나오는 가느다란 광선은 렌즈 L1 에 의하여 s지점에서 집속되어 하나의 점 광원상(image)을 형성한다. 렌즈 L2는 s점의 영상(점광원으로 생각할 수 있음)이 회전하는 거울(RM)에 반사되고, 또한 멀리 떨어져 있는 고정 구면거울(Fixed Mirror:FM)에서 반사된 후 s점으로 다시 되돌아 올 수 있도록, 잘 조정되어 있다.반사를 거친 s 점의 영상을 현미경에서 관측할 수 있도록, 렌즈 L2와 s점 사이에 반은도금된 거울(Beam-splitter)이 그림과 같이 설치되어 있다. 반은거울에 반사된 영상이 바로 s`이다. 만일에 회전거울 RM이 느린 속도로 회전을 하여, 위의 상황에서 조금 회전을 한 후라 하면 회전거울에 반사된 빛은 FM의 조금 다른 지점에 도달하여 반사될 것이다. 그러나 고정거울은 적당한 곡률을 가지고 있어서, 반사된 빛은 오던 길을 따라서 다시 회전거울로 정확히 되돌아간다. 이때 회전거울은 매우 천천히 회전하므로 빛이 되돌아 오는 동안에 위치가 거의 변하지 않았을 것이고, 그대로로 다시 반사되어 여전히 상은 s나 s` 지점에 맺힐 것이다. 이제 회전거울의 속도를 서서히 증가시켜 나중에는 매우 빠르게 회전 시킨다고 생각하자. 회전거울의 회전 속도가 빠르면 고정거울에서 반사되어 되돌아온 s점의 점광원은 더 이상 바로 그 s점에서나 s`점에서 상을 형성하지 못할 것이다.

참고 자료

없음
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