두 파동이 만나면 어떤 곳은 보강되어 밝아지고 어떤 곳은 상쇄되어 어두워지는 간섭 무늬가 생겨요.
영의 이중 슬릿에서는 경로차가 파장의 정수배일 때 보강, 반파장의 홀수배일 때 상쇄가 돼요.
슬릿 간격·파장·슬릿 폭을 바꾸면 무늬 간격과 회절 무늬가 달라져요.
이 페이지에서는 슬릿 간격과 파장, 슬릿 폭을 슬라이더로 바꿔 가며 간섭·회절 무늬를 직접 확인해 봐요.
간섭이란 무엇인가
💡 두 파동이 만나면
①호수에 돌 두 개를 동시에 던지면 물결이 겹치는 곳이 생긴다
②어떤 곳은 파동이 합쳐져 커지고(보강), 어떤 곳은 상쇄된다
③빛도 파동이므로 두 빛이 만나면 밝은 줄무늬와 어두운 줄무늬가 나타난다
④이것이 간섭 무늬: 빛이 파동이라는 결정적 증거!
영의 이중 슬릿 실험
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슬릿 간격과 파장에 따른 간섭 무늬: 원형 파면과 경로차 관찰
3
5
보강 간섭 조건
d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2, …)
경로차가 파장의 정수배일 때 보강 (밝은 무늬)
상쇄 간섭 조건
d sin θ = (m + 12)λ
경로차가 반파장의 홀수배일 때 상쇄 (어두운 무늬)
📐 왜 경로차가 핵심인가
①두 슬릿에서 출발한 빛이 스크린의 한 점에 도착
②두 빛이 이동한 거리 차이 = 경로차
③경로차 = mλ → 마루+마루 = 보강 (밝음)
④경로차 = (m+½)λ → 마루+골 = 상쇄 (어두움)
⑤이 조건에서 d sin θ = mλ 가 유도됨
무늬 간격과 변수 관계
밝은 무늬 간격
Δy = λLd
스크린 위 밝은 무늬 사이 간격
🔑 어떤 변수가 무늬를 바꾸는가
①d(슬릿 간격) ↓ → 무늬 간격 Δy ↑ (넓어짐)
②λ(파장) ↑ → 무늬 간격 Δy ↑ (넓어짐)
③L(스크린 거리) ↑ → 무늬 간격 Δy ↑ (넓어짐)
④빨간빛(λ 큼)이 보라빛(λ 작음)보다 간격이 넓다
단일 슬릿 회절
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단일 슬릿에서의 회절 무늬: 슬릿 폭을 조절하며 관찰
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단일 슬릿 어두운 무늬 조건
a sin θ = mλ (m = ±1, ±2, …)
슬릿 폭 a에서 m번째 어두운 무늬
비교
Chart이중 슬릿 간섭 vs 단일 슬릿 회절
구분
이중 슬릿 간섭
단일 슬릿 회절
파원 수
2개 (두 슬릿)
1개 (하나의 슬릿 내부)
밝은 무늬
경로차 = mλ
중앙이 가장 밝음
어두운 무늬
경로차 = (m+½)λ
a sinθ = mλ
무늬 특징
등간격 줄무늬
중앙 넓고 양쪽 좁아짐
실제 관측
간섭+회절 포락선
회절만
🌈 일상 속 간섭과 회절
①비눗방울의 무지개색 = 얇은 막에서의 간섭
②CD/DVD 표면의 무지개색 = 회절격자 효과
③기름막 위의 무지개 = 두 경계면 반사파의 간섭
④이 모든 현상이 빛의 파동성을 증명한다
예제로 익히기
예제 1
이중 슬릿 간격 d = 0.2 mm, 파장 λ = 600 nm인 빛을 거리 L = 2 m 스크린에 비추었다. 밝은 무늬 간격 Δy는?
1
무늬 간격 공식 Δy = λL/d를 사용한다.
Δy = λLd
2
λ = 6×10⁻⁷ m, L = 2 m, d = 2×10⁻⁴ m를 대입한다.
Δy = 6×10-7 × 22×10-4 = 6×10-3 m = 6 mm
▸ 6 mm
무늬 간격 Δy = λL/d. 슬릿 간격 d가 작을수록, 파장·스크린 거리가 클수록 무늬가 넓어진다.
예제 2
같은 이중 슬릿 장치에서 빛만 빨간빛(λ = 700 nm)에서 보라빛(λ = 400 nm)으로 바꾸면, 무늬 간격은 처음의 몇 배가 되는가?
1
Δy = λL/d에서 d, L이 고정이면 Δy는 λ에 비례한다.
Δy ∝ λ (d, L 고정)
2
파장 비를 그대로 적용한다.
Δy보라Δy빨강 = 400700 = 47
▸ 47배
무늬 간격은 파장에 비례. 보라빛(λ 작음)은 빨간빛보다 무늬가 촘촘하다.
총정리
핵심 공식 모음
d sin θ = mλ, Δy = λLd
이중 슬릿 보강 조건 + 무늬 간격
수능 유형 변형
영의 이중 슬릿 실험에서 슬릿 간격 d만 2배로 늘리면 밝은 무늬 간격 Δy는 어떻게 변하는가?