액체의 표면탄성파에 의한 레이저빔의 회절에 관한 연구 = A Study on the Diffraction of a Laser Beam by a Surface Acoustic Wave on Liquid

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In order to see the various properties of surface acoustic waves on
liquids, we performed experiments analyzing the laser beam
diffracted by interfering liquid surface waves. The surface acoustic
waves were generated by vertical oscillations of long metallic bars
glued to a small speaker, that was driven by a frequency generator.
The relation between the intensity of the diffraction pattern and
the amplitude of the surface acoustic wave was observed by
increasing the applied voltage. We found zeros of the the Bessel
function experimentally by measuring the voltages at which the
various diffraction orders vanished. In addition, we could measure
the wavelength of the surface acoustic wave and the surface tension
of the liquid. The obtained surface tension of pure water was 7.0
$\times$ 10$^{-2}$ (N/m), and the surface tension of a 30 \%
ethylene glycol aqueous solution was 5.5 $\times$ 10$^{-2}$ (N/m).
The wavelength of thet surface acoustic waves in pure water was 1.7
$\times$ 10$^{-3}$ (m), and the wavelength of the surface acoustic
waves in the 30 \% ethylene glycol aqueous solution was 1.9 $\times$
10$^{-3}$ (m). Although invisible to the naked eye, the
characteristics of fine surface acoustic waves and liquid surface
waves can be optically observed by using the characteristic features
of laser-beam diffraction patterns.

국문 초록 (Abstract)

액체 표면탄성파의 여러 특성을 알아보기 위하여 탄성파를 생성시킨
액체의 표면에 레이저빔을 입사시켜 회절된 무늬를 분석하는 실험을
수행하였다. 진동발생기에 의해 구동되는 작은 스피커에 부착된 긴 금속
막대의 수직 진동으로 표면탄성파를 만들고 전압을 증가시키면서 회절
무늬의 빛의 세기와 표면탄성파의 진폭과의 관계를 관찰하였다. 여러
차수의 회절 무늬의 밝은 점이 사라지는 전압을 측정하여 베셀함수의
영점을 실험적으로 찾을 수 있었다. 또한 액체 매질의 표면장력과
표면탄성파의 파장을 측정하였다. 순수한 물의 표면장력은 7.0 $\times$
10$^{-2}$ (N/m) 이었고, 30 \% 에틸렌글리콜 수용액의 표면장력은 5.5
$\times$ 10$^{-2}$(N/m) 이었다. 순수한 물에서 표면탄성파의 파장은
1.7 $\times$ 10$^{-3}$ (m) 이었고, 30 \% 에틸렌글리콜 수용액에서
표면탄성파의 파장은 1.9 $\times$ 10$^{-3}$ (m) 이었다. 본 실험을
통하여, 눈에 보이지는 않지만 표면탄성파와 액체매질의 특성들을 레이저
회절 현상을 이용하여 관측할 수 있음을 알게 되었다.

참고문헌 (Reference)

1 "Lange0s Handbook of Chemistry" McGraw-Hill, New York 2-6 : 1999

2 "Introduction to Fourier Optics" Mc-GrawHill 1968