[자연과학]물리학실험 - 물결통을 이용한 간섭 실험

■ 실험 목적
물결통(Ripple tank)을 이용하여 두 개의 점파원에서 발생하는 수면파의 간섭을 관찰하고, 간섭 무늬를 이용하여 물결파의 파장()를 구한다.
■ 실험 기구 및 장치
■ 이론
물결통의 밑면은 유리로 되어 있기 때문에 물결파의 그림자가 스크린 상에 맺히게 된다. 두 점파원에서 나오는 물결파가 중첩되면 보강간섭 이나 소멸 간섭을 일으키게 되는데, 보강 간섭의 경우 마루와 골이 생기고, 이것은 마치 볼록 렌즈와 오목 렌즈가 교대로 생기는 것과 같은 효과를 낸다. 상쇄 간섭의 경우에는 아무 간섭이 없는 것과 같은 상태로 유지하게 된다.
진폭 와 진동수 가 동일한 파가 파원 과 에서 나와 점 에서 만날 때 에서 나오는 파를 이라 표현하게 되면
이다. 에서 나오는 파를 라 하면 경로차 를 고려하여
로 쓸 수 있게 됨을 알 수 있다. 점에서 이 두 파의 합성 파는
로 되고, 여기서 는 로서 파수(wave number)라 부르고, 는 파장이다.
위의 식으로 부터 합성파의 진폭이 이며 경로차 에 따라 변화함을 알 수 있고, 진폭이 최대(보강 간섭)가 되는 조건은
이다(; 중앙은 , …(생략)

① 물결통과 스크린을 설치하고 물결통에 물을 부은 후 수평을 확인한다.

② 두 점파원의 실제 간격 d를 측정하고, 이것을 스크린상의 점파원의 간격과 비교해 축적을 결정한다.

③ 파원 발생 장치 본체에 광원과 수면파 발생장치를 연결한다. 그리고 DC power supply와 광원의 전원을 연결한다.(이때 전원을 연결하지 않은 상태여야 함)

④ 파원 발생장치 본체의 동기/비동기 스위치를 모두 동기로 바꾸고 전원을 연결해서 H/D버튼을 눌러 액정 화면에 Hz표시가 되도록 한다.

⑤ DC Power supply의 전압을 조절하면서 진동수를 유지하고 이때 전압을 10V이상 올리지 않는다. (단 전압이 오르지 않을 경우 전류를 올려준다.)

⑥ 스크린에 점 P, Q, R,을 표시하고 이에 대해 L1, L2를 측정한다.

⑦ 이것을 통해 위의 식에 대입해 파장 를 구한다.

⑧ 실제 파장을 구하고 물결파의 속력을 구한다.

1.22

2.5

23.63

14.7

25.50

6.5