| English | 의미 |
|---|---|
| interference/ˌɪntəˈfɪərəns/ | 간섭 |
| coherent/kəʊˈhɪərənt/ | 간섭성 있는 |
| constructive/kənˈstrʌktɪv/ | 간섭 강화 |
| destructive/dɪˈstrʌktɪv/ | 간섭 약화 |
| fringe/frɪndʒ/ | 무늬 줄무늬 |
| path difference/pæθ ˈdɪfrəns/ | 경로차 |
| antiphase/ˌæntɪˈfeɪz/ | 반위상 |
| double slit/ˈdʌbl slɪt/ | 이중 슬릿 |
연못에 떨어진 두 돌
- 두 돌을 동시에 던지면 물결이 교차하며 일정한 격자 무늬를 만듭니다.
- 어떤 곳에서는 심하게 요철이지만, 다른 곳은 거의 고요합니다.
- 이는 간섭입니다 — 두 개체로부터의 중첩입니다.
간섭이란 무엇인가
- 두 코히런트 파동이 쳐 고정된 패턴을 형성합니다.
- 서로 더해져 밝은(증강) 부분이 되고, 서로 상쇄되어 어두운(소멸) 부분이 됩니다.
ripple tank에서의 이중원 간섭: 원형파가 겹쳐 상쇄선을 형성함
간섭
y = y₁ + y₂
동위상 → 보강 (밝음/크게); 반위상 → 상쇄 (어둡침/작게).
간섭성 (Coherence)
- 두 파源이 일정한 위상차 (동일한 주파수)를 유지할 때 이를 간섭성이라고 한다.
- 두 개의 독립된 램프는 간섭성이 없다 — 위상이 랜덤하게 변하므로 어떤 패턴도 안정적으로 나타날 수 없이 깜박인다.
비눗방울에 보이는 색은 빛의 간섭에서 비롯됩니다
두 코히런트 진동원은:
난이도 1/5 · 100 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
코히런스는 일정한 위상차(따라서 동일한 진동수)를 의미하며, 이는 안정된 무늬를 위해 필요합니다.
두 개별 램프는 안정적이고 관찰 가능한 간섭 무늬를 만듭니다.
난이도 1/5 · 100 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
아니요 — 그들의 위상차가 무작위로 변하므로 무늬도 너무 빠르게 깜박여 보입니다.
코히런트 진동원은 ____ 위상차를 가지므로 동일한 진동수를 가집니다.
난이도 1/5 · 100 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
상수이며 0이 아니다. 반周期(¼ 주기)만 영구적으로 위상이 다른 두 진동원도仍可 coherent(간섭성 있음)하며, 이 상황에서는 "위상 일치(in phase)"라는 표현이 적절하지 않다.
경로 차이 (Path difference)
- 강간섭: 경로 차이가 $= n\lambda$(파장의 정수 배)인 경우 — 파동들이 위상이 맞음으로 도착한다.
- 약간섭: 경로 차이가 $= \left(n + \tfrac{1}{2}\right)\lambda$인 경우 — 파동들이 위상이 반대로 도착한다.
두 간섭성 파源은 봉우리가 봉우리에 만나는 지점에서 최대 변위 선을 산다
보강 간섭이 일어나는 경로 차이는:
난이도 1/5 · 100 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
$\Delta x = n\lambda$ → 골조가 동시에 도착하여 서로 더함. $(n+\tfrac{1}{2})\lambda$은 상쇄를 일으킴.
상쇄 간섭이 일어나는 경로 차이는 파장의 정수배에 ____이 추가되었을 때입니다.
난이도 1/5 · 100 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
$\Delta x = \left(n + \tfrac{1}{2}\right)\lambda$ — 골조와 골이 만나 상쇄됨.
시험 용어로 패턴 설명하기
- 4점 문제, 4문장 작성. 1. 동일한 파동이 두 슬릿 모두에 도달하므로, 두 슬릿은 간섭성 파源(일정한 위상차) 역할을 한다.
- 2. 두 슬릿에서 온 파동들이 겹쳐지고 중첩(superpose) 된다.
- 3. 경로 차이가 파장의 정수 배일 때 파동들은 위상이 맞춰져 도착 → 강간섭 → 밝은 무늬가 생긴다.
- 4. 경로 차이가 반파장의 홀수 배일 때는 위상이 반대로 도착 → 약간섭 → 어두운 무늬가 생긴다.
이중슬릿 패턴에 대한 설명의 단계를 순서대로 배치하세요.
난이도 3/5 · 200 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
코히런스 → 중첩 → 두 가지 경로차 조건的顺序 — 각각은 별도의 점수 포인트임.
영(Double slit experiment)
- 하나의 파源이 두 슬릿을 비추므로, 두 슬릿은 간섭성 파源 역할을 한다.
- 무늬 간격 $x = \dfrac{\lambda D}{a}$ ($a$ = 슬릿 간격, $D$ = 스크린까지 거리).
파장 $600\ \text{nm}$의 빛이 $1.0\ \text{mm}$ 간격의 슬릿을 지나 $2.0\ \text{m}$ 떨어진 스크린에 도달합니다. 간섭 무늬 간격 x를 mm 단위로 구하시오.
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
$x = \dfrac{\lambda D}{a} = \dfrac{600 \times 10^{-9} \times 2.0}{1.0 \times 10^{-3}} = 1.2 \times 10^{-3}\ \text{m} = 1.2\ \text{mm}$.
이중슬릿 실험에서 간섭 무늬 간격을 증가시키는 변경 사항은 무엇인가? 모든 해당 항목을 선택하세요.
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
x = lambda D / a 식에는 밝기가 포함되어 있지 않습니다. 광원을 더 밝게 하면 같은 위치에 더 밝은 무늬가 나타날 뿐이며, 이는 자주 출제되는 오답유도 문항(distractor)입니다.
무 늬 간격 변경하기
- 식 $x = \dfrac{\lambda D}{a}$에 따르면: 더 좁은 무늬를 위해 더 큰 $a$, 작은 $D$, 또는 **짧은 $\lambda$**이 필요하다.
- 푸른색 빛은 빨간색 빛보다 더 촘촘한 무늬를 만든다.
간섭 무늬를 서로 더 가깝게 만드는 변경 사항을 모든 해당 항목을 선택하세요.
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
$x = \dfrac{\lambda D}{a}$ 식으로부터: 더 작은 $x$은 더 큰 $a$, 더 작은 $D$, 또는 더 짧은 $\lambda$을 필요로 합니다.
슬릿 간격이 0.50 mm이고 600 nm 빛으로 조사되며, 스크린까지 거리가 2.0 m인 경우 간섭 무늬 간격 x를 mm 단위로 구하시오.
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
x = lambda D/a = (600e-9)(2.0)/(0.50e-3) = 2.4e-3 m입니다. 나누기 전에 파장과 슬릿 간격을 모두 미터 단위로 변환하십시오.
풀이 예시: 무늬에서 주파수 구하기
레이저가 간격 $0.16\ \text{mm}$인 이중 슬릿을 비추고, 스크린은 $1.2\ \text{m}$ 떨어진 곳에 있다. 첫 번째 어두운 무늬 중심부터 아홉 번째 어두운 무늬 중심까지의 거리가 $3.2\ \text{cm}$이다. 이 빛의 파장과 주파수를 구하시오.
- 간격 세기: 첫 번째부터 아홉 번째까지는 여덟개의 간격이 있으므로, $x = \dfrac{3.2}{8} = 0.40\ \text{cm} = 4.0 \times 10^{-3}\ \text{m}$.
- 파장: $\lambda = \dfrac{xa}{D} = \dfrac{(4.0 \times 10^{-3})(0.16 \times 10^{-3})}{1.2} = 5.3 \times 10^{-7}\ \text{m}$ — 녹색 빛임.
- Frequency: $f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3.00 \times 10^{8}}{5.3 \times 10^{-7}} = 5.6 \times 10^{14}\ \text{Hz}$.
- 확인: 어두운 무늬와 밝은 무늬의 간격은 동일하므로, 어떤种类的 무늬를 사용해도 $x$이 나온다. 여덟 대신 아홉으로 나누는 것이 가장 흔한 실수다.
이중슬릿 패턴에서 첫 번째 암무늬와 여섯 번째 암무늬의 중심 간격이 $2.0\ \text{cm}$일 때, 간섭 무늬 간격 x를 mm 단위로 구하시오.
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
첫 번째부터 여섯 번째까지의 거리는 간격 5개에 해당하므로: $x = \dfrac{2.0\ \text{cm}}{5} = 0.40\ \text{cm} = 4\ \text{mm}$.
풀이 예시: 두 마이크로파 파源
두 마이크로파 송신기가 위상이 맞춰져 방출한다. 한 직선을 따라 이동하는 탐지기는 중심으로부터 최소값(first minimum) 을 찾아낼 수 있는데, 이는 두 경로의 길이가 $4.5\ \text{cm}$만큼 차이나는 지점이다.
- 최소값: 경로 차이가 $= \tfrac{1}{2}\lambda$이므로, $\lambda = 9.0\ \text{cm}$.
- Frequency: $f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3.00 \times 10^{8}}{0.090} = 3.3 \times 10^{9}\ \text{Hz}$.
- 중심에서 외측 다음 최대값: 경로 차이가 $= \lambda = 9.0\ \text{cm}$.
- 확인: 패턴은 중심선 대칭이므로, 모든 점은 반대편에 동일한 강도를 가진 쌍점이 존재한다 — 이것이 시험에서 표기하라는 점이다.
간섭성이란 일정한 위상차를 의미하며, '위상이 맞추어진 것'이나 '단순히 같은 주파수'가 아니다. 같은 색의 두 독립된 램프는 주파수는 같지만 간섭성이 아니므로, 안정된 패턴이 생성되지 않는다. 또한 무늬 간격은 인접한 무늬 사이의 거리를 의미한다: 첫 번째부터 아홉 번째까지의 거리는 아홉개 간격이 아니라 여덟 개 간격이다.
이해했습니다
- 간섭에는 간섭성 파源(일정한 위상차)이 필요하다
- 강간섭: $\Delta x = n\lambda$ (위상 맞춤); 약간섭: $\Delta x = \left(n+\tfrac{1}{2}\right)\lambda$ (위상 반대)
- 이중 슬릿 무늬 간격 $x = \dfrac{\lambda D}{a}$; 무늬 자체가 아닌 무늬 사이의 간격을 세라