https://tcatmon.com/w/index.php?action=history&feed=atom&title=%EA%B0%84%EC%84%AD%EA%B3%84 2026-06-26T13:48:15Z 이 문서의 편집 역사 MediaWiki 1.28.0 https://tcatmon.com/w/index.php?title=%EA%B0%84%EC%84%AD%EA%B3%84&diff=548561&oldid=prev 2017-02-06T17:29:13Z

<p></p> <p><b>새 문서</b></p><div>[[분류:자연과학]]<br /> * 상위 문서: [[물리학 관련 정보]]<br /> <br /> https://www.sciencenews.org/web-assets/images/gravitywaves/ligo_background-large-white.jpg<br /> <br /> 2016년 초 [[중력파]]를 관측한 LIGO의 대략적인 구조를 나타낸 그림.<br /> <br /> [목차]<br /> <br /> == 개요 ==<br /> '''현존하는 가장 정밀한 변위 측정 도구.'''<br /> <br /> 간섭계란 빛의 간섭 현상을 이용하여 변위를 측정하는 광학계를 뜻한다. [* 간섭계의 폭넓은 응용 범위를 생각하면 단순히 변위를 측정한다는 설명만으로는 부족하지만, 기본적인 원리는 같기 때문에 이와 같이 서술한다.] 아래에 서술되어 있듯 빛의 [[파장]]을 기준 단위로 사용하기 때문에 그만큼 정밀하지만, 그만큼 설계하기 복잡하고 외부 환경에 민감하게 반응한다는 단점이 있어 초정밀 측정을 요구하는 특수한 경우에 주로 사용한다.<br /> <br /> 2016년 초에 중력파를 발견한 LIGO 역시 간섭계를 이용한 검출 장치이다. LIGO의 정밀도를 우리가 알 수 있는 스케일로 비유하면 [[태양계]] 사이에 있는 [[바이러스]] 하나를 검출할 정도의 정밀함이라고 한다.<br /> === 기본 구조 ===<br /> 아래의 그림은 가장 많이 알려진 간섭계 중 하나인 마이컬슨-몰리 간섭계.<br /> <br /> https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/01/Michelson_interferometer_fringe_formation.svg/300px-Michelson_interferometer_fringe_formation.svg.png<br /> <br /> 하나의 빛을 빔 스플리터를 이용해 신호광(Probe Beam)과 기준광(Reference Beam)으로 나누고 서로 다른 경로를 통과하게끔[* 단, 위상의 차이를 검지하기 위해 경로의 길이는 서로 같아야 한다.] 한 다음, 두 개의 [[광다이오드]]를 이용하여 두 빛의 신호를 각각 받는다. 이 때 신호광의 경로가 측정 대상[* 측정 대상에 따라 경로차가 생기는 원인이 다르기 때문에 정확하게 설명하기 어렵다. 가령 어떤 샘플의 굴절률을 측정하는 경우 신호광이 지나가는 경로에 샘플을 놓고 투과시킨다. 이 경우 공기와 샘플의 굴절률 차이에 의해 빛의 속도가 줄어들면서 그만큼의 경로차가 생긴다.]에 의해 변화할 경우 신호광과 기준광 사이의 경로 차이에 의하여 간섭을 일으키게 되며, 이를 분석하면 측정하고자 하는 값을 알 수 있게 된다.<br /> === 장점 ===<br /> 우리가 거리를 재고자 할 때 자를 쓰는 이유는 어떠한 기준 단위가 필요하기 때문인데, 간섭계가 정밀한 이유는 바로 전자기파의 [[파장]]을 기준 단위로 사용하기 때문이다. 또한 측정에 간섭 현상을 이용하므로 광학계 자체만으로는 이론 상의 측정 한계가 존재하지 않는다. [* 잘 이해가 가지 않는다면, 광학 현미경이 반파장 이하의 해상도를 가질 수 없는 점을 상기해 보자. 이는 광학계의 한계다. 그러나 간섭계는 간섭 현상을 이용해 미세한 위상 차이를 검출하는 방식이므로 이것이 존재하지 않는다.] 즉, 최대 측정 한계는 검출 시스템, 즉 광다이오드의 측정 한계[* 퀀텀 노이즈(Quantum Noise) 또는 퀀텀 샷 노이즈(Quantum Shot Noise)라고 부른다. [[불확정성 원리]]에 의한 노이즈이므로 무슨 짓을 해도 제거할 수 없다. 시스템을 조금 특수하게 설계해서 최대한 줄일 수 있을 뿐.]와 동일하다. [* 실제로는 여러 가지 환경적인 요인에 의한 노이즈가 생기기 때문에 이보다는 높다.][* 단, 이는 간섭계를 이용한 측정 시스템의 한계다. 간섭계 자체의 측정 한계는 현존하는 기술로도 이론값에 거의 근접한다.]<br /> === 단점 ===<br /> 위 그림만 봐도 알 수 있겠지만, 최소한으로 설계해도 광학계 자체가 크고 복잡하다. 여기에 복잡한 측정 시스템까지 결합한다면 그야말로 웰컴 투 헬. 따라서 여러 가지 환경 요인에 의해 노이즈가 많이 끼므로 광학계를 단순화하기 위한 기술 및 노이즈를 제거하기 위한 기술에 초점을 맞추게 된다.<br /> == 종류 ==<br /> === 신호 해석 방식에 따른 분류 ===<br /> ==== 호모다인 간섭계 ====<br /> 기준광과 신호광 사이의 주파수 차이를 주지 않는 방식. 자세한 건 [[추가바람]].<br /> ==== 헤테로다인 간섭계 ====<br /> 기준광과 신호광 사이에 미약한 주파수 차이를 주어 맥놀이 현상을 일으키는 방식. 자세한 건 [[추가바람]].<br /> === 설계에 따른 분류 ===<br /> 광학계의 설계를 어떻게 했느냐에 따른 분류이다. 현재 주로 사용하는 간섭계들은 다음과 같다.<br /> ==== 마이컬슨-몰리 간섭계 ====<br /> [[마이컬슨 간섭계|항목 참조.]]<br /> ==== 마하-젠더 간섭계 ====<br /> [[추가바람]].<br /> ==== 파브리-페로 간섭계 ====<br /> [[추가바람]].<br /> == 여담 ==</div>

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