물리2_실험보고서_TYoung의 이중 슬릿 실험 재현하기
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hwp1. 서론 및 이론적 배경
현대물리학의 시작을 알리는 여러 물리학사 상의 위대한 업적들은, 획기적인 아이디어를 입증할 수 있도록 구현된 실험 환경 내에서 주로 귀납적 이론 정립의 과정이 이루어지고는 했다.
특히나 물리학자들의 사고실험을 실증적으로 확인해볼 수 있는 실험들은 과목에서뿐만 아니라, 과학사 전반에 걸쳐 매우 중요한 의의를 지니고 있다고 볼 수 있다. 그러한 실험들은 현재까지도 활발히 진행되고 있겠지만, 물리학에서 기본적으로 가질 수 있는 물음들은 특히나 그의 중요성이 강조된다. 이에 해당하는 예시로서, 물질이나 매질의 물리적 성질들은 가장 기본적으로 과학사 내에서 궁극적인 발달을 수반하는 탐구 주제들이었다.
그들 중 단연, ‘빛’의 지니는 물리적 성질에 대해, 또는 빛이 물리적으로 ‘무엇’이라 정의될 수 있겠느냐에 대해, 그러한 물음들의 답을 명확히 실험으로서 제시하는 것은 상당히 중요한 일이었다. 영국의 T.Young은 이 물음에 대해 1803년, 빛의 파동이론을 지지하고 넓은 의미에서 이를 입증하는 ‘이중 슬릿 실험’에 대해 발표하였으며, 이 실험의 결과와 해석은 지금까지도 물리Ⅱ의 중요한 단원 및 핵심적인 지식으로서 자리 잡고 있다.
이러한 이중 슬릿 실험의 결과와 해석이 너무나도 유명한 나머지, 필자는 이러한 학습 내용을 공부하면서, 그리고 정리하면서 이를 단편적인 지식으로만 암기하는 것이 무언가 부족하다는 느낌을 받게 되었다. 직접 간단한 실험의 경우에는, 눈으로 확인해볼 수 있는 장치를 마련하여 한눈에 알아보기 쉽게 실증적으로 그 결과를 구현해볼 수 있다면 좋겠다는 생각이 든 것이다. 따라서 실생활 속에서도, 이중 슬릿 장치를 마련하여 빛의 파동성을 확인해볼 수 있을 만한 실험의 개요와 그 준비 과정에 대해 열심히 탐구해보게 되었다. 그리하여, 다음 절의 내용과 같은 실험 과정의 수행과 결과의 해석을 도출하게 되었다.
2. 본론 1 - 실험 과정 수행
교과서 내의 이중 슬릿 실험을 제대로 구현하기 위해서는, 실질적으로 빛을 계속해서 좁은 범위에 투사시킬 수 있는 장치와 이를 통과하게 할 수 있는 좁은 슬릿을 마련할 필요가 있었다. 특히나 슬릿의 경우, 투과되는 빛이 회절되는 과정에서 빛을 흡수하거나 반사 시키는 변인들을 파악하여 통제 변인으로 설정해야 했다. 따라서, 슬릿의 색을 검은색으로 도포하고, 실험의 관찰 환경도 외부의 빛이 영향을 주지 않는 어두운 상황 속에서 진행되어야 했다. 이러한 맥락에서, 여러 가지 참고 자료와 영상들을 탐구한 결과 다음 [자료 1]과 같은 정련된 실험 수행의 과정으로 실험을 진행할 수 있었다.
[자료 1] 이중 슬릿 실험의 계획 및 수행 과정
※ 실험 준비물: 슬릿 유리(액자 유리), 무광 검은색 도포제(락카), 면도날 2개, 레이저 포인터, 고정집게, 받침대, 절연테이프
참고자료로 사용하세요.