무아레 간섭

두 파동의 간섭

파동의 간섭을 흉내낸다.

파동의 간섭을 흉내내기 위해 무아레 무늬를 이용할 수 있다. 다음 그림은 두 지점을 중심으로 한 일정한 반경의 동심원이 무수히 많이 그려져 있고, 시간이 흐름에 따라 그 반경이 서서히 커지고 있다. 이는 마치 두 지점에서 구면파가 발생되어 나오는 것과 비슷하다. 어두운 선으로 표시한 부분을 파면에 대응시켰을 때 두 파면이 겹쳐지는 영역에서는 비교적 밝게 보이나, 두 파면이 교차하는 영역에서는 어둡게 보인다. 따라서 무아레 무늬가 밝게 나타나는 영역은 보강간섭을, 어둡게 나타나는 영역은 소멸간섭을 하는 것으로 대응시킬 수 있다.

무아레 무늬는 투명한 셀로판지에 무수히 많은 파면을 그려서 이를 겹쳐서 보이게 한다. 구면파의 경우는 일정한 간격의 반경으로 동심원을 그려주고, 평면파의 경우에는 역시 일정한 간격으로 평행선을 그려주게 된다. 이때의 각 간격이 바로 파장에 대응되어 동일한 간격을 가진 두 장의 셀로판을 겹치면 바로 동일한 파장의 두 파동의 간섭무늬를 보여주게 된다. 위의 그림 위를 마우스로 끌어서 붉은 색의 중심이 이동시키면 간섭무늬가 다른 형태로 나타나게 된다.

두 구면파의 간섭

다음 그림에서 일정한 간격으로 동심원을 무수히 많이 그려 두 개의 구면파가 어느 순간 정지한 모습을 나타내었다.

위 그림을 마우스로 끌어서 한 구면파를 이동시켜 보자. 물결통 실험에서의 수면파의 간섭 상황을 재현하기 위해서 마우스로 움직이는 하나의 파를 고정된 다른 파와 세로로 일정한 거리가 되도록 하면 된다. 그러면 두 파의 중심(파원)들 사이에서 생겨나온 듯한 어두운 곡선 모양의 무늬가 많이 생겨 날 것이다. 이 곡선은 두 파원으로부터의 거리가 파장의 반정수 배의 차이로 일정한 지점들인 데 그 중심은 바로 쌍곡선이 된다. 한편 밝은 곡선 모양의 무늬는 두 파원으로부터 거리의 차이가 파장의 정수 배로 파동의 보강간섭을 하는 지역으로 역시 쌍곡선을 이룰 것이다. 위 그림을 여러 가지 상황으로 변화시켜서 조건에 따라 간섭 무늬의 모습이 어떻게 바뀌는 지를 면밀히 살펴보자.

평면파와 구면파의 간섭

아래 그림은 평면파와 구면파가 만드는 간섭의 무늬를 보여준다. 역시 평면파를 마우스로 끌어서 구면파와 겹치게 하여 조금씩 움직여 보자.

두 평면파의 간섭

두 개의 평면은 언제나 직선으로 만난다. 따라서 두 평면파가 공간에 형성시키는 간섭 무늬는 직선을 형성하게 된다. 아래 무아레 무늬에서 이러한 간섭의 형태를 살펴볼 수 있다.

두 구면파의 간섭

두 구면파가 만났을 때는 두 파원과의 거리의 차이가 일정한 지점이 같은 간섭 무늬를 이룬다. 이래 그림은 두 파원의 공통 평면에서의 간섭 무늬를 무아레 무늬로 보여주고 있다.

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