일반물리학 실험 - 빛지레를 이용한 물체의 두께 측정

일반물리학 실험 - 빛지레를 이용한 물체의 두께 측정

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설명 : 1.실험 목적  빛지레(Optical lever) 얇은 판의 두께와 미세한 길이의 변화를 측정하고 오차의 전파를 이해한다. 2. 실험 원리 기계적인 방법에 의해 길이를 측정하는 방법은 가장 간단한 방법이다 (길이 와 곡률반경 측정 참조). 그러나 광학적인 방법을 이용해 정밀도를 배가한 후 기계적인 방법과 혼용하면 더욱 더 정밀하게 측정할 수 있다.

그림 1과 그림 2에 나타낸 자 달린 망원경과 빛지레를 그림 3과 같이 평면상에 놓는다. 거울 M을 바닥에 거의 수직하게 두면 거울 M을 통해 반사되는 자의 눈금 y를 망원경을 통해 읽을 수 있다. 빛지레의 앞발 C 아래에 얇은 판을 끼우면 C는 α°만큼 기울어지고 동시에 거울 M도 α°만큼 기울어진다. 이 때 관찰되는 자의 눈금을 y, 자 S와 거울 M 사이의 거리 L을 y-y보다 훨씬 크게 하고 ∠yoy를 β라 하면 β=2α≒(y-y)/L이 된다.  3. 실험 기구 및 장치 빛지레(그림 2), 얇은 판(측정대상), 유리판(수평한 평면), 자 달린 망원경(그림 1) 4. 실험 방법  (1) 평면대 위에 빛지레를 놓고 약 1m 떨어진 곳에서 자 달린 망원경을 놓는다. 빛지레의 거울에서 반사되는 자의 눈금이 망원경 안에 표시된 십자선과 일치하는 눈금 y를 읽는다. (2) 빛지레의 앞발 C를 들어 측정하려는 얇은 판을 끼우고 망원경 안에 표시된 십자선과 일치하는 눈금 y을 읽는다. (3) 얇은 판을 빼고 y를 다시 읽어 (1)에서 측정한 y값과의 평균값을 y로 정한다. (4) 빛지레의 세발 ABC 를 두꺼운 종이 위에 가볍게 눌러 자국을 낸 다음 작도에 의하여 AB선과 C사이의 거리 z를 버니어 캘리퍼로 측정한다. (5) 측정하는 얇은 판으로 위의 실험을 되풀이한다. (6) L, z의 값과 y, y의 값을 10회 측정한 후 식 (2)를 이용해 두께 d값을 구한다.  (7) 자와 거울 사이의 거리를 변화시켜 위의 실험을 반복한다. (8) 오차론을 이용해 표준오차를 계산한다.

출처 : 해피레포트 자료실