§1
실험 개요
회절 격자는 미세한 슬릿이 수천 개 평행하게 늘어선 광학 소자로, 단색광 분해 능력이 이중 슬릿보다 훨씬 우수하다. 학부에서는 분광기와 회절 격자로 수은 또는 헬륨 방전관의 발광선 파장을 정밀 측정한다.
§2
이론 배경
격자 방정식
d sin θm = mλ. d: 격자 간격(선/mm의 역수), m: 차수. m이 커질수록 회절각 커짐.
분해능
λ/Δλ = mN. N: 조명된 격자 선 수. 격자가 클수록·차수가 높을수록 가까운 두 파장 분리 가능.
§3
실험 장치 및 시약
- — 분광기 (회절 격자 + 콜리메이터 + 망원경)
- — 방전관 (Hg, He, Na)
- — 각도 측정 장치
§4
실험 절차
- 1.분광기 정렬: 콜리메이터·망원경·격자.
- 2.방전관을 광원으로 사용, 0차 위치 영점 설정.
- 3.1차·2차 회절선의 좌·우 각도 측정 → 평균으로 sin θ.
- 4.각 발광선에 대해 반복.
§5
데이터 처리
λ = (d sin θ)/m. 동일 발광선의 1차·2차 결과 일치 여부 검증. 표준 파장(예: 수은 λ = 546.1, 435.8 nm)과 비교.
§6
예비보고서 항목별 작성 팁
이론
왜 격자가 이중 슬릿보다 분해능이 좋은지(N 의존성) 설명.
§7
자주 하는 실수
- — 격자 정렬 부정확 (수직성)
- — 0차 위치 영점 보정 누락
- — 어두운 발광선 측정 시 부정확한 각도
§8
자주 묻는 질문
Q. 왜 격자 간격 d가 작을수록 좋은가요?
d가 작으면 같은 m에서 회절각이 커서 파장 측정 정밀도가 향상됩니다. 또한 분해 가능한 최대 차수도 늘어납니다. 일반 학부 격자는 600 lines/mm (d ≈ 1.7 μm).
Q. 차수가 다르면 파장 측정값이 다른가요?
이상적으로 같아야 합니다. 같은 발광선의 1차·2차에서 다른 λ가 나오면 격자 정렬이나 각도 측정에 오차가 있다는 뜻입니다.
§9
참고 표준·문헌
본 가이드는 다음 표준·교과서·핸드북의 정의·식·표준 절차를 따라 작성되었습니다. 학교 양식과 표준 절차가 다를 경우 학교 양식을 우선합니다.
- [1]Hecht, E. — Optics, 5th ed., Pearson, 2017
- [2]Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. — Fundamentals of Physics, 12th ed., Wiley, 2021