먼저 리플탱크 실험장치의 부품의 이름부터 살펴보겠습니다.

  먼저 Ripple Generator부터 보겠습니다. Ripple Generator는 크게 4부분으로 구성되어 있습니다.

  A부분은 Ripple Generator에 전원을 공급해 주는 어댑터잭입니다. 여기에 전원을 공급하고 실험을 시작합니다. 단, 실험이 끝나시고 뒷정리하실 때 반드시 이 어댑터잭을 빼주셔야 합니다.

  B부분은 Ripple이 발생하는 양쪽 막대의 위상을 조절해 주는 것입니다. 나중에 보시면 알겠지만 이것을 조절함에따라 양쪽에 Ripple이 동일한 위상으로 발생할 수 도 있고 다를 수도 있습니다.

  C부분은 Ripple의 진폭을 조절하는 것으로 이 단추를 약간풀고 조절함에 따라 Ripple의 진폭이 달라집니다.

  D부분은 실제 유리면 위에 있는 물에 Ripple을 발생시키는 부분입니다. 이부분이 물에 살짝 닿이도록 해야합니다.

  이사진은 50W Halogen Point Light Source입니다.

  A부분은 이 장치의 전원스위치이며 B부분에서 실제 빛이 나오게 됩니다. 역시 이 장치도 실험이 끝나면 전원을 꼭 꺼주시길 바랍니다.

  Mechanical Strobe입니다.

  A부분은 Halogen Point Light Source로부터 나온빛을 깜빡깜빡하게 해주는 D부분, 즉 Strobe Disk의 회전수를 조절하는 스위치입니다. 이것을 돌려줌에 따라 D부분의 회전수가 달라지게 됩니다.

  B부분은 실제 Strobe Disk가 회전할 때 회전주파수를 보여줍니다. 정확한 설명은 나중에 하겠습니다.

  C부분은 Mechanical Strobe에 전원을 공급해 주는 어댑터잭입니다. 역시 이 장치도 실험이 끝나면 전원을 꼭 꺼주시길 바랍니다.

  이제 본격적인 실험으로 들어가겠습니다.

  먼저 Halogen Point Light Source 그냥 줄여서 Halogen lamp라고 하겠습니다. 이 장치의 전원을 먼저 켭니다.

  그러면 옆사진처럼 밝은 빛이 나올 것입니다. 저기 옆에 나있는 구멍들은 Halogen lamp의 열을 식히는 역할을 합니다.

  이번에는 Mechanical Strobe에 전원을 연결해 보겠습니다.

  옆의 보이는 사진처럼 Frequency Adujust Knob를 먼저 반시계 방향으로 끝까지 돌려놓고 어댑터를 연결합니다. 그렇지 않으면 전원을 연결함과 동시에 Strobe Disk가 회전하게 되어 다칠 수 있습니다. 꼭 반시계 방향으로 끝까지 돌려놓고 전원을 연결해 주세요.

  Mechanical Strobe를 밑에서 본 모양입니다. 사진을 설명하기 위해서 옆의 사진처럼 해놓아서 잘안보일 수도 있습니다.

  여기서 A부분은 실제 Halogen lamp에서 빛이 나오는 부분이며 B부분은 Strobe Disk중에 투명한 부분입니다. 실제 이 Strobe DIsk가 회전하면서 Halogen lamp의 빛을 순간순간 끊어주게 됩니다. 그래서 이 끊어주는 비율 즉, frequency를 조절해주는 것이 옆에 달려있는 frequency adjust knob입니다.

  먼저 실험을 본격적으로 하기전에 이 Strobe Disk의 위치를 옆의 사진처럼 해놓고 실험을 시작하시길 바랍니다.

  이사진은 실제 frequency knob를 돌려서 Strobe Disk의 회전 주파수를 조절한 모습입니다.

  이제 Ripple Generator에 전원을 연결할 차례입니다. 그러나 전원을 연결하기 전에 먼저 해야할 일이 있습니다. 그것은 옆의 사진에서 보이듯이 Ripple의 frequency를 조절해주는 A부분, 즉 adjust knob를 반시계방향으로 끝까지 돌려줍니다. 이제 Ripple Generator에 전원을 연결할 준비가 되었습니다.

  준비가 다되었으면 이제 유리면에 수준계를 올려놓고 유리면의 수평을 맞춥니다. 이때 옆의 빨간 박스로 쳐놓은 고무부분을 물에 반쯤 잠기도록 조절해 줍니다.

  그리고 이 두파원사이의 간격은 막대를 움직이면 쉽게 조절이 가능합니다.

  수평을 맞출 때 쓰는 높이 조절나사입니다. 4개의 다리에 각각 달려있습니다. 이것을 돌려서 높이를 맞추면 됩니다.

  이제 Ripple Generator에 전원을 연결하겠습니다. 옆의 사진처럼 어댑터를 연결해 줍니다.

이제 Ripple Generator의 frequency adjust knob를 조금씩 돌려줍니다. 그러면 옆의 사진과 같이 수면에 파동이 생깁니다.

  나중에 보시면 알겠지만 우리가 수면파의 간섭현상을 보고 각종 데이터를 얻을 때 Halogen lamp로부터 나온 빛을 보게 됩니다. 이때 스크린에 나타난 현상을 원래 수면위에 나타난 현상보다 확대되서 나오게 됩니다.

  그래서 스크린에서 데이터를 측정하고 나서 계산을 통해 나온 파장에 최종적으로 이 파원 사이의 거리 R이 스크린에서 얼마나 확대되었냐는 비율을 나누어서 실제 수면파의 파장을 계산하게 됩니다.

  즉, 이것을 수식으로 표현하면

  이 됩니다.

나중에 실험보고서를 작성할 때 참고하세요.

  옆의 사진은 실제 수면파의 간섭을 볼 수 있는 스크린입니다. 지금은 밝아서 잘안보이는데 어두우면 간섭현상이 잘보입니다.

  옆의 사진은 실험실의 형광등을 끈 상태로 찍은 사진입니다. 두 개의 점파원 source와 간섭현상이 일어난 어느 지점을 표시해 봤습니다. 여기서 L, n, h, d를 측정해서 계산하면 수면파의 파장이 나오게 됩니다.

  여기서 잠깐...

  지금 옆의 화면은 파원이 움직일 때 순간적인 정지화상을 찍은 것이 아닙니다. 실험을 하시면 아시겠지만, 현재 파원은 계속 움직이고 있습니다. 그래서 스크린에 정지파원을 얻을려면 Mechanical Strobe에 있는 frequency adjust knob를 조절합니다.

  그래서 이 knob를 돌리면서 스크린을 보면 어느순간 파원이 더 이상 움직이지 않고 스크린상에 멈추는 순간이 나옵니다. 이때 Mechanical Strobe에 있는 frequency 표시창에 그때의 Mechanical Strobe의 frequency가 나옵니다. 이것이 현재 Ripple Generator가 만들어내고 있는 파원의 frequency가 됩니다.

  옆의 사진에서 운동방향이라고 표시되어 있는 부분은 두 개의 막대가 동시에 올라갔다가 내려갔다가 하면서 파원을 만들어 내는 부분입니다. 여기서 잠깐..

  두 막대는 똑같이 움직여야 합니다. 즉, 같이 올라갔다가 같이 내려갔다가 해야 합니다. 그렇지 않으면 바로 위 사진에서 균일한 간섭무늬가 나타나지 않습니다. 이것을 보정하기 위한 것이 옆의 사진에서 보듯이 Phase 조절 knob입니다. 이 knob를 적당히 돌리면서 스크린에 간섭무늬가 균일하게 나타나는지 확인합니다.  

  그리고 두막대가 움직이면서 파원을 만들어 낼 때 그 Amplitude도 동일해야 합니다. 이것을 조절할 때 쓰는 것이 사진에서 보시다시피 Amplitude 조절 나사입니다. 실제로 조절할 때는 이 나사를 약간 풀고 나사를 잡고 앞뒤로 움직인 후 다시 나사를 조으면 됩니다.

  잠시 형광등을 켜고 사진을 찍었습니다. 이사진은 바로 위에서 각종 데이터를 얻기 위해서 자로 측정할 때 정확한 위치를 표시하기 위해서 미리 테이프에 점을 찍어놓은 것입니다. 이 테이프를 우리가 측정하고 자는 파원, 그리고 위의 사진처럼 밝은점에 붙입니다. 그리고 나서 이론에서 나왔던 것처럼 각종 거리를 잽니다.

  위에서 말했듯이 원래 수면위의 두 파원사이의 거리가 확대되어서 지금과같이 크게 되어있습니다. 이 거리 R'를 측정합니다.

  점을 찍은 테이프를 실제 파원의 포인트에 붙였습니다. 그리고 자로 길이를 측정하는 모습입니다. 물론 현재 보이는 선들은 가상의 선입니다. 이것을 보시면 이해에 도움이 되실겁니다.

    사진 윗부분에 보면 d라고 있는 부분이 있습니다. 이것은 아시다시피 두파원사이의 거리입니다. 그래서 두 파원사이의 거리를 일단 측정하고 나서 그 중간지점, 즉 두파원을 연결한 가상의 선분에 중심에 테이프를 붙입니다.

  마찬가지 아랫부분에 실제로 밝은무늬가 나타나는 점에서 위의 두파원을 연결한 가상의 선분과 평행이 되도록 또다른 가상의 선분을 긋습니다. 그리고 나서 그림과 같이 두파원의 선분의 중심점에서 밑에 부분에 수선을 내리고 n번째 밝은지점과의 거리h를 측정합니다.

그리고 L은 아시다시피 위에서 설명한 수선의 길이가 되겠습니다.

  이그림이 지금까지 설명했던 방법을 모두 설명해줍니다. 잘보시면 위에서 설명했던 것들이 모두 표현되어 있는 것을 알 수 있습니다.

  여기서 현재 n=3인 밝은지점을 포인트로 삼았습니다.

  실험이 모두 끝나면 옆사진처럼 Ripple Generator와 Mechanical Strobe 의 어댑터플러그를 뽑아주고 Halogen Lamp의 전원을 꺼줍니다.

주의 : 반드시 실험이 끝난후 퇴실하기 전에 모든 전원을 꺼주세요.