촘촘한 틈이 만드는 무지개 (회절 격자)

Diffraction grating

가는 줄을 촘촘히 그은 판 하나가 어떻게 흰빛을 무지개로 펼칠까요?

무슨 일이 일어났나

회절 격자는 같은 간격으로 아주 많은 틈(또는 줄)을 낸 판으로, 이웃한 틈에서 온 빛의 길 차이가 한 파장이 되는 방향에서만 밝은 줄이 생깁니다.

그 방향은 파장마다 달라서 흰빛이 색별로 펼쳐지는데, NASA 는 회절 격자가 프리즘처럼 빛을 성분 색으로 펼친다고 설명합니다.

FSU 자기장 연구소에 따르면 프라운호퍼의 격자는 나중에 1 인치에 10,000 줄(줄 사이 2.54 µm)에 이르렀습니다.

시뮬레이터는 이 크기를 1 만 배 키워 줄 사이 25.4 mm · 빨강 파장 6.56 mm 로 셈하는데, 엔진이 찾은 첫 밝은 줄은 빨강(656 nm)이 14.9°, 500 nm 빛이 11.3° 입니다.

시뮬레이터에는 틈이 둘뿐이지만 밝은 줄이 생기는 방향은 틈이 많은 격자와 같고, 틈이 많을수록 줄이 더 가늘고 또렷해집니다.

💡 생활 속 예시

  • DVD 나 블루레이 디스크 뒷면을 형광등 아래에서 기울이면 무지갯빛 띠가 미끄러지듯 움직입니다.
  • 과학관에서 파는 분광 안경(회절 격자 필름)으로 밤거리 가로등을 보면 불빛 양옆에 색 띠가 펼쳐집니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

  • 격자에서 보이는 무지갯빛은 판에 색을 칠해 둔 것이다.

    NASA 는 회절 격자가 프리즘처럼 빛을 성분 색으로 펼친다고 설명합니다 — 색은 들어온 흰빛 속에 이미 있습니다. 출처

누가 왜 찾았나

요제프 폰 프라운호퍼는 1821 년 가는 철사 260 가닥을 촘촘히 나란히 놓아 첫 회절 격자를 만들었습니다(FSU 자기장 연구소). 그 뒤 그의 격자는 1 인치에 10,000 줄까지 촘촘해졌는데, 줄이 촘촘할수록 같은 색도 더 큰 각으로 벌어져 색이 넓게 펼쳐집니다.

확인된 값

프라운호퍼가 첫 회절 격자를 만든 해 (가는 철사 260 가닥)
1821 출처
그 첫 격자의 나란한 철사 수
260 출처
프라운호퍼 격자가 나중에 이른 줄 수 (1 인치에 10,000 줄)
394 /mm 출처
회절 격자는 프리즘처럼 빛을 색으로 펼친다 (NASA)
spreads colors 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 물리학 실험 · 광학
  • 일본 · 高等学校 物理 (2) 波

출처

이어서 보기

같은 단원 · 빛의 파동성

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