회절격자(그레이팅지)를 이용한 분광기 제작 및 스펙트럼 확인

 

 

회절격자로 내방 천장 전등을 DSLR 렌즈 앞에 두었을 경우

 

회절격자로 내방 LED 스텐드를 수평 수직으로 필름의 위치를 변경하여 촬영한 경우

 

[회절격자의 원리] 회절격자를 사용하면 빛이 파장별로 나뉘게 됩니다. 무지개 빛으로 보이게 되는 것이죠. 아래 설명은 네이버 지식백과에서 가져온 설명입니다.

평면 유리나 오목한 금속판에 다수의 평행선을 등간격으로 새긴 것, 즉 일정한 간격으로 슬릿을 무수히 많이 만들어 놓은 것을 말한다. 여기에 빛을 비추면 투과 또는 반사된 빛이 파장별로 나뉘어 스펙트럼을 얻을 수 있다. 이 회절 격자(평면 유리로 만들어진)에 평행으로 입사한 빛들은 금이 그어진 곳에서는 흡수되거나 산란하고 금이 그어지지 않은 좁은 틈으로 들어오는 빛은 통과한다.[네이버 지식백과] 회절 격자 [回折格子] (Basic 고교생을 위한 물리 용어사전, 2002. 4. 15., (주)신원문화사)

 

형광등을 수평과 수직으로 회절격자지를 돌려서 촬영한 경우 , 두번째 사진을 슬릿으로 더 얇게 쪼개서 보면 스펙트럼 형태가 나온다고 합니다.

 

크게 제작된 분광기(스펙트럼 관찰용)을 이용한 경우 사진을 촬영한 경우. 형광등의 불빛이 파장별로 나뉘는 것을 확인할 수 있어요.

[간이형 분광기 만들기]

설계도면을 이용하여 간이형 분광기를 만든 것을 사진으로 남겼습니다. 설계도면은 고등학교 교과서에 나온다고 합니다.

간이형 분광기를 제작해보도록 하겠습니다. 여러분은 저보다 더 정교하게 만드세요.

* 준비물 : 두꺼운 뒷면이 모눈종이로 된 검은 도화지, 자, 칼, 풀, 스카치테이프

1. 설계도면을 도화지에 스카치테이프로 고정시킨후 라인에 따라 오립니다. 흰색 실선을 오려주면 됩니다.

2. 도면안에 있는 실선을 전부 오려줍니다.

3. 점선부분을 모두 오려주고, 검정색 면이 안쪽면이고 모눈종이가 바깥쪽 면입니다!!

4. 네모난 부분에 회절격자지를 오려 붙입니다. 이 때 간이 분광기 안에 스펙트럼이 세로로 나오도록 붙여주세요. 완성 전에 간단히 모양을 잡은 후 확인하시고, 스펙트럼의 발생 상황을 확인하신후, 확정되면 스카치 테이프로 고정합니다. 회절격자지는 약간 넉넉히 잘라주세요.

5. 빛의 스펙트럼을 관찰해 봅니다. 얇은 슬릿부분이 앞면, 네모난 부분이 눈에 두면 됩니다.

관찰하시면 아래 사진과 같은 스펙트럼을 얻습니다.

제 기억이 맞다면 왼쪽부터 프로젝터, 수소등, 헬륨등을 관찰한 것입니다.

빛의 광원이 여러개가 있다 보니 패턴이 여러번 반복 되는것처럼 보이는 현상도 관찰 가능하네요.

일부를 짤라서 스펙트럼을 만들어 보았습니다.

인터넷 포토샵으로 간략히 스펙트럼도 만들어 보았습니다.

회절격자를 이용한 간이 분광기로 스펙트럼을 만들어 볼 수 있었던 유익한 시간이었습니다.

 

참고로 태양을 스펙트럼으로 나타내면 연속스펙트럼이 나타나고,

형광등을 스펙트럼으로 나타내면 일부 스펙트럼이 흡수되어 선스펙트럼 형태가 나온다고 합니다.

일부가 끊겨 있는것처럼 보이는거죠.

 

별을 관찰할 때는 흡수 스펙트럼이 나타나는데, 흡수선을 이용하면 온도나 특정 원소의 종류 등을 알수도 있다고 하네요.

 

이걸 더 이해하려면 더 많은 공부가 필요하겠지만, 우선 연수 들은 내용을 기억나는대로 적어봤어요.

 

좋은 연수 해주신 풍문고등학교 조용현 선생님께 감사합니다.