[ 첨부 4] 작품설명서표지서식 작품번호 1143 LASER 의라우에패턴을통한입체모형의구조분석 출품분야물리출품부문학생 2011. 7. 7 구분성명 출품학생 지도교사 김성현 권채련 김서연 전종술 - 1 -
< 목차 > Ⅰ. 연구동기 1 Ⅱ. 연구목적 1 Ⅲ. 연구내용 2 1. 이론적배경 2 (1) 직접제작한물질의기본구조 2 (2) 회절격자의이론적배경 3 (3) X-선회절법-XRD(X-Ray Diffraction) 3 (4) 브래그의법칙 (Bragg`s law) 4 (5) 라우에의반점 4 2. 실험장치개발 5 (1) 1차실험장치 5 (2) 2차실험장치 6 (3) 최종실험장치 9 Ⅳ. 연구결과 11 1. 실험보고서제작 11 2. 실험장치의실험결과 13 (1) 1차실험결과 13 1) 회절격자실험 13 2) 쇠구슬단면실험 14 3) 입체모형실험 18 4) 0.7mm 쇠구슬을이용한큐빅형입체구조모형실험 20 Ⅴ. 연구결론 26 Ⅵ. 연구전망및활용성 29 Ⅶ. 참고문헌 29-2 -
[ 그림 1] 단순입방구조 2 [ 그림 2] 조밀육방구조 2 [ 그림 3] 격자간격을구하는공식 3 [ 그림 4] 브래그법칙 4 [ 그림 5] 은입자의육방격자의라우에반점 5 [ 그림 6] 1차실험장치 5 [ 그림 7] 1차실험장치의실험과정 6 [ 그림 8] 완성된 2차실험장치 6 [ 그림 9] 회절각조절실험장치 7 [ 그림 10] ( 좌 ) 구조물을고정시키는틀,( 우 ) 고정대에물체를끼우는모습 7 [ 그림 11] ( 좌 ) 반사된회절이일어나는부분의스크린,( 우 ) 투과된회절이일어나는부분의반사판 7 [ 그림 12] 2차실험장치의실험과정 8 [ 그림 13] 오목렌즈를이용한실험장치의개요도 9 [ 그림 14] 오목렌즈를이용한실험장면 9 [ 그림 15] 실험값계산의기본개요도 10 [ 그림 16] 실험장치설치 12 [ 그림 17] 실험에사용되는입체모형구조물 12 [ 그림 18] ( 위 ) 회절격자로제작한샘플 ( 좌 ) 일정간격의단순입방구조, ( 우 ) x와 y 가다른단순입방구조 13 [ 그림 19] 단순입방구조와라우에패턴 15 [ 그림 20] 조밀육방구조물제작과정 15 [ 그림 21] 0.7mm의투과상의라우에반점과샘플 15 [ 그림 22] 육방구조물라우에회절패턴의참고서적과비교사진 16 [ 그림 23] 조밀육방구조의원자간거리계산 17 [ 그림 24] 5mm쇠구슬입체모형 18 [ 그림 25] 단순입방구조와회절패턴 18 [ 그림 26] 체심입방구조와회절패턴 18-3 -
[ 그림 27] 면심입방구조와회절패턴 19 [ 그림 28] 조밀육방구조와회절패턴 19 [ 그림 29] 단순입방구조의라우에회절패턴 20 [ 그림 30] 조밀육방구조의입체구조 21 [ 그림 31] 조밀육방구조의입체모형제작 22 [ 그림 32] OHP필름지두께를알아보기위한샘플과회절패턴 22 [ 그림 33] OHP필름지를포함한이상적인값계산 23 [ 그림 34] 조밀육방구조의라우에패턴 23-4 -
[ 표1] ( 좌 ) 일정간격의단순입방구조 14 [ 표2] ( 우 ) x와 y 가다른단순입방구조 14 [ 표3] 0.7mm조밀육방구조단면실험결과 16 [ 표4] 단순입방구조적색레이저실험 20 [ 표5] 단순입방구조녹색레이저실험 21 [ 표6] OHP필름지의두께측정실험결과 22 [ 표7] 조밀육방구조적색레이저실험 24 [ 표8] 조밀육방구조녹색레이저실험 25-5 -
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θ θ λ - 3 -
θ λ θ λ - 4 -
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sin 오목렌즈1개를 50cm에놓고실험. 오목렌즈1개를 100cm에놓고실험 오목렌즈2개를 100cm에놓고실험. 50cm, 3m 의상크기가약 1.43m 거리에서관찰됨. 거리효율 : 약 52% 절감. 위실험결과와같음. 3m 의상크기가약 1m 거리에서관찰됨. 거리효율 : 약 67% 절감. - 10 -
LASER의라우에패턴을통한입체모형의구조분석 λ θ λ θ - 11 -
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실험횟수 1 2 3 4 평균값 L (m) 1.8 Δχ(mm) 4.95 4.75 5.50 5.00 5.05 d(mm) 0.23 0.24 0.20 0.23 0.23 실험횟수 1 2 3 4 평균 d ι (m) 1.8 Δχ (mm) x 축 y 축 10.90 11.50 11.20 11.50 11.28 0.10 8.00 8.65 8.35 8.40 8.35 0.14-14 -
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실험횟수 1 차 2 차 3 차 4 차 5 차 6 차 7 차평균 L(m) 1.5 Δx(mm) 3.20 3.10 3.10 3.05 2.85 3.15 3.20 3.09 d(mm) 0.30 0.31 0.31 0.31 0.33 0.30 0.30 0.31 오차 (%) 25 23 23 23 18 25 25 23 λ - 16 -
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실험횟수 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 평균 L (m) 3 Δχ (mm) 2.60 2.85 2.95 2.93 2.80 2.90 2.65 2.60 2.93 2.70 2.79 d (mm) 0.73 0.66 0.64 0.65 0.68 0.66 0.71 0.73 0.65 0.70 0.68 오차 (%) 2.85-20 -
표 4. 단순입방구조적색레이저실험결과및분석 Δ λ Δ λ λ 실험횟수 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 평균 ι (m) 3 Δχ (mm) 2.10 2.20 2.18 2.20 1.85 1.98 1.98 2.13 1.98 1.98 2.06 d (mm) 0.76 0.73 0.73 0.73 0.86 0.81 0.81 0.75 0.81 0.81 0.78 오차 (%) -11 표 5. 단순입방구조녹색레이저실험 측정결과, λ - 21 -
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λ 실험횟수 1 2 평균 2d(mm) d(mm) ι (m) 5 λ(nm) 632.8 Δχ (mm) 밝은무늬 8.45 9.45 8.95 0.35 0.175 어두운무늬 8.80 9.1 8.95 0.35 0.175-23 -
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실험횟수 1 2 3 4 5 6 7 8 9 평균 d 값 L (m) 1 2.75 2.60 2.90 3.05 2.93 2.90 2.83 2.90 3.05 2.88 0.22 Δχ (mm) 2.40 2.48 2.23 2.40 2.58 3.90 2.40 2.40 2.53 2.59 0.24 3.53 3.60 3.60 3.75 3.25 3.95 3.78 4.05 3.85 3.71 0.17 표 7. 조밀육방구조적색레이저실험 λ 0.17mm 참값이 0.56mm 인것을이용하여오차를구하면, 58.92% 가나왔고, 참값이 0.4771mm 일때에는오 차가 51.79% 가나왔다. λ λ 실험횟수 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 평균 d 값 L (m) 3 2.63 2.25 2.53 2.40 2.53 2.65 2.53 2.15 2.38 2.35 2.44 0.65 Δχ (mm) 2.18 2.03 2.23 2.60 2.98 2.18 2.10 2.05 2.38 2.43 2.32 0.68 2.03 2.23 2.25 2.43 2.30 2.30 2.30 1.90 2.08 2.38 2.22 0.71 표 8. 조밀육방구조녹색레이저실험 Δ λ Δ 0.86mm 참값이 0.56mm 를이용하면오차가 19.64% 가나오고, 참값이 0.4771mm 일때는오차가 44.62% 가나왔다. - 25 -
실험횟수 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 평균오차 적색레이저 (mm) 녹색레이저 (mm) 0.73 0.66 0.64 0.65 0.68 0.66 0.71 0.73 0.65 0.70 0.68 2.85% 0.76 0.73 0.73 0.73 0.86 0.81 0.81 0.75 0.81 0.81 0.78 11% - 26 -
실험횟수 ( 적 1 2 3 4 5 6 7 8 9 평균 d값색레이저 ) 2.75 2.6 2.9 3.05 2.93 2.9 2.83 2.9 3.05 2.88 0.22 Δχ 2.4 2.48 2.23 2.4 2.58 3.9 2.4 2.4 2.53 2.59 0.24 (mm) 3.53 3.6 3.6 3.75 3.25 3.95 3.78 4.05 3.85 3.71 0.17 실험횟수 ( 녹 1 2 3 4 5 6 7 8 9 평균 d값색레이저 ) Δχ 2.63 2.25 2.53 2.4 2.53 2.65 2.53 2.15 2.38 2.44 0.65 (mm) 2.18 2.03 2.23 2.6 2.98 2.18 2.1 2.05 2.38 2.32 0.68 2.03 2.23 2.25 2.43 2.3 2.3 2.3 1.9 2.08 2.22 0.71-27 -
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