머리카락 회절 계산기

결맞는 레이저 빛이 머리카락 주위에서 회절하는 모습을 관찰하면 비접촉 방식으로 머리카락을 측정할 수 있습니다. 머리카락은 열린 슬릿이 아닌 불투명 장애물이지만, 바비네 원리에 따르면 원거리 회절무늬 간격은 같은 폭의 슬릿과 같습니다. 멀리 있는 스크린에 밝고 어두운 무늬가 펼쳐지며, 그 간격으로 머리카락 지름을 추정할 수 있습니다. 각도가 작을 때 이웃한 무늬 간격은 레이저 파장에 머리카락과 스크린 사이 거리를 곱하고 머리카락 지름으로 나눈 값입니다. 식을 정리하면 지름은 파장 곱하기 거리를 무늬 간격으로 나눈 값입니다. 이 계산기는 파장을 나노미터, 스크린 거리를 미터, 무늬 간격을 밀리미터로 입력받습니다. 단위 변환이 간단히 정리되어 나노미터 파장 값에 미터 거리 값을 곱하고 밀리미터 간격 값으로 나누면 마이크로미터 단위 결과가 나옵니다. 일반적인 가시광 레이저 파장은 약 400~700 나노미터이고, 사람 머리카락 지름은 대체로 약 17~180 마이크로미터입니다. 예를 들어 650 나노미터 적색 레이저, 이 미터의 스크린 거리, 20 밀리미터 무늬 간격이면 머리카락 지름은 65 마이크로미터입니다. 굵은 머리카락일수록 무늬가 가까워지고, 스크린 거리나 파장이 길어지면 무늬가 더 넓게 펼쳐집니다. 측정 방법은 정확도에 큰 영향을 줍니다. 머리카락 한 가닥을 빔을 가로질러 수직으로 고정하고, 스크린을 빔과 직각으로 두며, 머리카락에서 스크린까지 거리를 측정하세요. 작은 간격 하나만 재기보다 여러 이웃한 무늬 간격을 한 번에 잰 뒤 간격 수로 나누면 자 눈금 읽기 오차가 줄어듭니다. 어두운 방에서 무늬를 선명하게 보고, 넓은 중앙 영역을 일반적인 이웃 무늬 간격 하나로 혼동하지 마세요. 이 식은 작은 각도 근사를 사용하며 스크린 거리가 무늬 간격과 머리카락 지름보다 훨씬 클 때 잘 맞습니다. 무늬가 매우 넓다면 정확한 각도 계산이 더 적합할 수 있습니다. 머리카락이 항상 원형이거나 굵기가 일정한 것은 아니므로 회전시키면 겉보기 지름이 달라질 수 있습니다. 무엇보다 레이저 빔을 직접 보거나 다른 사람, 반사면, 차량, 항공기를 향해 비추지 마세요. 저출력 수업용 레이저를 사용하고 반사를 통제하며 안전 지침을 따르세요.