二重슬릿 實驗

위키百科, 우리 모두의 百科事典.
( 二重 슬릿 實驗 에서 넘어옴)

關聯 記事 시리즈의 一部
量子力學
슈뢰딩거 方程式
背景
基本
實驗
公式化
方程式
解釋
高級 主題
科學者

二重슬릿 實驗 ( 英語 : Double-slit experiment )은 量子力學 에서 實驗 對象의 波動性 과 粒子性 을 區分하는 實驗이다. 實驗 對象을 이中슬릿 實驗 裝置에 通過 시키면 그것이 波動이냐 粒子이냐에 따라 結果 값이 달라진다. 波動 은 回折 과 干涉 의 性質을 가지고 있다. 따라서 波動이 兩쪽 슬릿을 빠져나오게 되면 回折 과 干涉 이 作用하고 뒤쪽 스크린에 干涉무늬가 나타난다. 反面 粒子는 이러한 特性이 없으므로 干涉무늬가 나타나지 않는다. 이 두 가지 上의 差異를 통해 實驗 物質이 粒子인지 波動인지를 區分한다.

二重슬릿 實驗의 科學的 意味 [ 編輯 ]

이 實驗이 最初로 行해진 것은 19世紀 初 토머스 영 이 光子를 對象으로 한 二重슬릿 實驗이었다. 17世紀의 뉴턴 은 빛이 粒子임을 主張하였고 이것은 오랫동안 定說로 여겨졌으나, 이 實驗을 통해 干涉이 確認됨으로써 反證되었다. 이 實驗 結果는 當時 뉴턴 力學에 큰 影響을 주었으며, 에테르 理論 에 바탕을 둔 빛의 波動理論을 觸發하는 契機가 되었다.

아인슈타인 의 相對性理論 이 發表되고 난 後 1927年 클린턴 데이비슨 과 레스터 저머 가 電子를 對象으로 이中슬릿 實驗을 하여 粒子性과 波動性이 同時에 나타날 수 있다는 것을 證明하였다. 이 實驗 結果는 當時 粒子와 波動을 서로 反對의 性質로 規定하며 兩立할 수 없는 것으로 여겼던 物理學的 常識을 흔들어 놓았다. 이것을 說明할 수 있는 새로운 觀念과 物理學的 解釋이 不可避하였고 그것이 量子論 의 誕生으로 結實을 맺는다. 이 歷史的 事實들을 통해 이中슬릿 實驗이 갖는 重要한 科學的 意味를 確認할 수 있다.

靈의 이中슬릿 實驗 [ 編輯 ]

1801年 토머스 영 은 光子의 二重슬릿 實驗을 통해 干涉 現象을 證明해냈다. 이 實驗의 方法은 單色光을 單一 슬릿S에 入社시켜 이中 슬릿 S1와 S2를 通過하여 스크린에 나타나는 現象을 觀察하는 것이다. 이때 빛이 粒子라면 일정한 무늬가 나타나야 한다. 그러나 實驗 結果 波動처럼 干涉무늬 가 나타났으며, 이것은 빛이 波動性을 가진 것을 意味한다.

또한 빛의 干涉性을 確認함으로써 빛의 波長 을 最初로 求할 수가 있었다. 먼저 스크린 위의 任意의 P點을 잡는다. 이때 S1, S2에서 P에 이르는 經路車가 [ 模糊한 表現 ] 곧 位相差가 d sinθ 이므로 波長의 정수배로 經路車를 維持한다면 P點에서 補强干涉 을 일으킬 것이다. 두 슬릿의 中間點으로부터 P까지의 延長線과 中心軸사이의 角度를 θ하고, 中心軸에서 P點까지의 距離를 Y로 두면 P點에서 補强干涉을 일으킬 때 經路次인 dsinθ = mλ(m=1,2,3....)李 成立한다. 따라서 이 修飾을 利用하여 빛의 波長 을 求해낸다

電子의 二重슬릿 實驗 [ 編輯 ]

1927年 클린턴 데이비슨 과 레스터 저머 는 니켈 決定을 向해 電子빔을 發射하는 實驗을 하였다. 實驗 方法은 靈의 이中슬릿 實驗과 同一하다. 다만 單色光 代身에 電子빔을 쪼이는 差異가 있다. 當時에 前者는 粒子로 認識하였기 때문에 그림(가)와 같은 무늬가 나타날 것이라 豫想하였다. 하지만 實驗 結果 그림(다)와 같이 波動의 干涉무늬가 만들어졌다. 이 實驗 結果는 뉴턴 力學 과 電磁氣學 으로 說明할 수 없는 部分이었다. 後日 보어의 量子論 의 誕生으로 이것이 解決된다.

같이 보기 [ 編輯 ]

위키미디어 共用 에 關聯된
미디어 分類가 있습니다.
(가)
(다)
元本 住所 " https://ko.wikipedia.org/w/index.php?title=二重슬릿_實驗&oldid=37120231 "