회절 (호이겐스–프레넬 원리)

Diffraction (Huygens–Fresnel principle)

방파제 틈을 지난 물결은 왜 틈 뒤에서 부채꼴로 퍼질까요?

무슨 일이 일어났나

파동이 장애물이나 틈을 만나 그 뒤로 휘어 퍼지는 것을 회절이라고 합니다.

하위헌스는 파면 위 모든 점이 작은 새 파동을 내고 그것들이 모여 다음 파면이 된다고 보았습니다 — 시뮬레이터도 틈 안에 작은 파원 41 개를 늘어놓아 무늬를 계산합니다.

틈이 파장보다 훨씬 넓으면 파동은 거의 곧게 지나가고, 파장과 비슷할수록 넓게 퍼집니다(첫 어두운 띠: sin θ = λ/a).

눈에 보이는 빛의 파장은 380~700 nm 로 아주 짧아서, 문틈 정도의 넓은 틈에서는 빛의 회절이 거의 드러나지 않습니다.

💡 생활 속 예시

  • 바닷가 방파제 사이 좁은 입구를 지난 물결이 항구 안쪽에서 둥글게 퍼져 나가는 모습을 볼 수 있습니다.
  • 두 손가락을 아주 가깝게 붙여 그 틈으로 형광등을 보면 가는 어두운 줄무늬가 보입니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

  • 빛은 장애물을 만나면 절대 그 뒤로 휘어 들어가지 않는다.

    빛도 장애물 둘레에서 휘며 퍼지고, 물체 크기가 빛의 파장과 비슷할 때 가장 뚜렷합니다. 출처

누가 왜 찾았나

크리스티안 하위헌스(1629–1695)는 파면이 수많은 작은 파동이 합쳐지며 나아간다는 생각을 내놓았습니다. 틈 하나를 지난 빛의 무늬를 살피는 실험은 19 세기 초에 처음 이루어졌고, 토머스 영과 오귀스탱 프레넬은 이런 무늬로 빛이 파동이라는 증거를 보탰습니다.

확인된 값

장애물을 돌아 파동이 휘며 퍼지는 것 = 회절
diffraction 출처
호이겐스 원리를 낸 사람: 크리스티안 하위헌스 (Christiaan Huygens, 1629–1695, 네덜란드)
Christiaan Huygens (1629–1695) 출처
눈에 보이는 빛 파장의 짧은 쪽 끝 (약 380 nm)
3.8e-7 m 출처
눈에 보이는 빛 파장의 긴 쪽 끝 (약 700 nm)
7e-7 m 출처
틈 하나 — 첫 어두운 띠의 각 (λ 파장 · d 틈 폭)
sin θ = λ/d 출처
틈 하나 회절 실험을 처음 한 때
19 세기 초 출처
회절은 물체 크기가 빛 파장과 비슷할 때 가장 뚜렷하다
size ≈ wavelength 출처
하위헌스가 스넬의 관찰을 설명하는 수학 관계를 세운 해
1678 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 고급 물리학 · 광학 [12고물03-03]
  • 한국 2022 · 전자기와 양자 · 빛과 정보 통신 [12전자02-01]
  • 일본 · 高等学校 物理 (2) 波

출처

이어서 보기

같은 단원 · 빛의 파동성

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