안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
하위헌스 원리에 따르면 슬릿 안의 모든 점이 새로운 파원이 되어 사방으로 파동을 내보내요. 스크린의 한 점에는 슬릿 곳곳에서 온 빛이 서로 다른 경로 길이로 도착하는데, 슬릿 폭을 a라 할 때 a·sinθ = mλ(m = ±1, ±2…)를 만족하는 방향에서는 슬릿을 반으로 나눈 두 부분의 빛이 짝지어 상쇄돼 어두운 무늬가 생겨요.
무늬는 가운데 밝은 띠가 가장 넓고 밝아서 양옆 띠보다 폭이 두 배이고, 바깥 띠는 중앙 밝기의 약 4.5%, 1.6%로 빠르게 어두워져요.
첫 번째 어두운 무늬의 각도는 sinθ = λ/a로 정해져요. 슬릿 폭이 파장보다 수천 배 크면 θ가 거의 0이라 빛이 직진하는 것처럼 보이고, 폭이 줄어 파장에 가까워질수록 sinθ가 1에 다가가 빛이 거의 모든 방향으로 퍼져요. 파장 650nm 빨간 레이저를 폭 0.1mm 슬릿에 통과시키면 1m 떨어진 스크린에서 중앙 띠 폭이 약 13mm로 나타나요.
선명한 무늬를 보려면 파장이 하나로 고르고 위상이 가지런한 레이저 같은 결맞는 빛이 필요해요 :)