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1[변리사 1차] 17년 1회차

그림 (가)는 폭 a, 간격 b인 이중슬릿을 나타낸 것이고, 그림 (나)는 단색광이 (가)의 이중슬릿으로 수직입사 할 때 스크린에 생긴 회절무늬의 세기분포를 나타낸 것이다. 다른 조건들은 그대로 유지한 채 슬릿의 간격만 b/2 로 줄일 경우, 스크린에 보이는 회절무늬의 세기분포를 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? (단, 스크린은 슬릿으로부터 수 미터 떨어져 있다.)

해설

슬릿 폭 a가 그대로이므로 회절 포락선의 크기는 변하지 않고, 슬릿 간격만 b/2로 줄면 그 안의 간섭 무늬 간격이 2배로 넓어진다.

단일슬릿 회절의 첫 어두운 지점은 슬릿 폭 a로만 정해지므로, 원래 그림처럼 중앙 포락선이 $\pm1\ \mathrm{cm}$ 부근에서 0이 되는 모습은 그대로 유지된다.

간섭 무늬 간격은 $\Delta y=\dfrac{\lambda D}{b}$ 이므로 b가 절반이 되면 간격은 2배가 된다. 원래 중앙 포락선 안에 약 0.33 cm 간격으로 밝은 무늬 5개가 있었으므로, 바뀐 뒤에는 약 0.67 cm 간격이 되어 중앙 포락선 안에 밝은 무늬가 3개만 남는다.

따라서 중앙 봉우리의 폭(±1 cm)은 그대로이면서 그 안의 밝은 무늬가 5개에서 3개로 줄고, ±2 cm 부근에 작은 봉우리가 남는 분포가 옳다. 포락선까지 좁아진 그림은 슬릿 폭을 키운 경우, 무늬가 더 촘촘해진 그림은 슬릿 간격을 키운 경우에 해당해 조건과 맞지 않는다.

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