영의 이중 슬릿 실험
Young's double-slit experiment
빛 두 줄기를 겹치면 더 밝아지기만 할까요, 오히려 어두워지는 곳도 생길까요?
무슨 일이 일어났나
1801 년 토머스 영은 첫 슬릿을 지난 빛을 가까이 붙은 슬릿 한 쌍에 비추어, 맞은편 화면에서 어두운 곳으로 갈라진 색 띠를 보았습니다.
이런 띠는 빛이 파동처럼 움직일 때만 생길 수 있어서, 빛이 파동이라는 강한 증거가 되었습니다.
두 틈에서 온 파동의 길 차이가 반 파장이면 서로 지워져 어두운 띠가 생깁니다 — 시뮬레이터 조건(간격 4 cm · 파장 1 cm)에서 첫 어두운 띠는 7.18°, 그다음 밝은 띠는 14.4° 쯤입니다.
두 틈 간격을 2 cm 로 좁히면 첫 어두운 띠가 14.5° 로 벌어져, 틈이 가까울수록 무늬가 넓어집니다 — 영도 슬릿을 더 작게, 더 가깝게 하자 무늬가 바뀌는 것을 보았습니다.
💡 생활 속 예시
- 비눗방울 겉에 무지갯빛 무늬가 일렁이는 것도 얇은 막 앞뒤에서 반사된 빛이 겹쳐 보태지고 지워지기 때문입니다.
- 목욕물 위를 두 손가락으로 같은 박자에 톡톡 두드리면, 두 물결이 겹친 자리에 출렁임이 거의 없는 줄이 생깁니다.
누가 왜 찾았나
토머스 영(1773–1829)은 의사이자 물리학자로, 눈과 감각에 큰 관심을 두었고 1801 년 무렵 빛을 연구하기 시작했습니다. 그는 한 광원의 빛을 두 갈래로 나눴다가 다시 겹쳐 밝고 어두운 무늬를 얻었고, 파동의 마루와 골이 서로 보태지거나 지워진다고 풀이했습니다. 이 생각으로 뉴턴이 꼽은 일곱 색의 대략적인 파장도 셈했습니다.
확인된 값
- 실험한 사람: 토머스 영 (Thomas Young, 1773–1829, 영국 물리학자 · 의사)
- Thomas Young (1773–1829) 출처
- 장치: 햇빛에서 거른 빛을 한 슬릿에 지나게 한 뒤, 가까이 붙은 슬릿 한 쌍에 비춘다
- first slit + pair of close slits 출처
- 영이 화면에서 본 것: 어두운 곳으로 갈라진 색 띠(간섭 무늬)
- interference fringes 출처
- 그 띠는 빛이 파동처럼 움직일 때만 생긴다
- light acts like a wave 출처
- 슬릿을 더 작게 · 더 가깝게 하자 무늬가 바뀌었다
- smaller, closer slits 출처
- 처음에 영국 과학자 대부분이 받아들이지 않은 까닭: 뉴턴의 빛 이론과 맞섬
- opposed Newton's theory 출처
- 뉴턴이 꼽은 일곱 색의 대략적 파장을 셈했다 (영)
- seven colors 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 물리학 실험 · 광학 [12물실04-05]
- 한국 2022 · 고급 물리학 · 광학 [12고물03-02]
출처
이어서 보기
같은 단원 · 빛의 파동성
- 개념반사광이 편광되는 각 (브루스터 각)
- 개념회절 (호이겐스–프레넬 원리)
- 개념촘촘한 틈이 만드는 무지개 (회절 격자)
- 개념작은 것을 가려 보는 힘 (분해능)
- 개념빛의 간섭
- 개념큰 알갱이의 산란 (미 산란)
- 개념한 방향으로 떨리는 빛 (편광)
- 개념하늘이 파란 까닭 (레일리 산란)
- 개념얇은 막의 무지갯빛 (박막 간섭)
- 왜? 질문노을은 왜 붉을까?
- 왜? 질문망원경은 왜 렌즈가 클수록 더 자세히 보일까?
- 왜? 질문CD 뒷면은 왜 무지개색으로 반짝일까?
- 왜? 질문구름은 왜 하얗게 보일까?
- 왜? 질문하늘은 왜 파랄까?
- 왜? 질문화성의 노을은 왜 파랄까?
- 왜? 질문비눗방울은 왜 무지갯빛으로 보일까?
- 왜? 질문방충망 너머로 가로등을 보면 왜 빛이 십자 무늬로 퍼질까?
- 왜? 질문먼지 낀 방에서는 왜 햇살 줄기가 보일까?
- 왜? 질문달 둘레에 왜 무지갯빛 고리가 생길까?
- 왜? 질문달에서는 낮에도 왜 하늘이 까말까?
- 왜? 질문하늘은 왜 보라색이 아니라 파란색일까?
- 왜? 질문편광 선글라스를 쓰고 고개를 기울이면 왜 하늘 밝기가 바뀔까?
- 왜? 질문벽 너머 소리는 들리는데 왜 사람은 보이지 않을까?
- 작동 원리반사 방지 코팅