과학 의 역사 를 바꾼 간섭계 ( 1 ) - 마이컬슨 몰리 의 실험 > 과학 기술 칼럼 
 과학 의 역사 를 바꾼 간섭계 ( 1 ) - 마이컬슨 몰리 의 실험 
 2020 - 06 - 14 10 : 14 
 과학 의 새로운 지평 을 열 게 하 는 역사 적 인 순간 들 을 살펴보 면 , 대개 여러 가지 의 요소 들 을 포함 하 고 있 는 경우 가 많 다 . 특히 물리학 의 경우 기존 의 패러다임 을 깨뜨릴 만 한 대단히 혁신 적 인 이론 도 중요 하 지만 , 이 를 뒷받침 하 고 명확 하 게 증명 할 만 한 실험 또한 마찬가지 로 중요 한 관건 이 다 . 뢴트겐 ( Wilhelm Konrad Röntgen ) 에 의해 우연히 발견 된 X 선 검출 실험 , 원자핵 의 존재 를 입증 한 러더퍼드 ( Ernest Rutherford ) 의 금속박 에 의한 α ( 알파 ) 선 산란 실험 등 은 물리학 및 과학 의 역사 를 바꾼 중요 한 실험 으로 꼽힌다 . 
 그런데 과학 의 새로운 장 을 여 는 데 에 두 번 씩 이나 결정 적 인 기여 를 한 중요 한 실험장 치가 하나 있 는데 , 다름 아닌 광 간섭계 ( 光 干涉 計 ) , 그 중 에서 도 특히 마이컬슨 간섭계 ( Michelson interferometer ) 이 다 . 
 빛 의 파동 이 일으키 는 속성 의 하나 인 간섭 현상 은 근대 적 인 광학 이 발달 함 에 따라 비교 적 일찍 부터 알려져 왔 는데 , 이 를 측정 하 는 실험 장치 가 바로 간섭계 이 다 . 일반 적 으로 동일 한 광원 에서 나오 는 빛 을 둘 이상 으로 나누 어 광 경로 에 차이 가 나 게 하 고 , 이 빛 들 이 다시 합쳐 지 게 하 면 이때 발생 하 는 간섭 현상 을 관찰 할 수 있 다 . 간섭계 에 도 여러 가지 종류 가 있 는데 , 이 를 사용 하 면 미세 한 광행로차 에 의해 생기 는 간섭무늬 에 의해 빛 의 파장 이나 매질 의 굴절 률 , 길이 의 측정 등 다양 한 계측 과 실험 이 가능 하 다 . 
 마이컬슨 간섭계 는 하나 의 광원 에서 나온 빛 을 두 갈래 로 나누 고 , 이 빛 들 이 직각 을 이루 어 나아가 도록 한 뒤 반사 등 을 통하 여 다시 만나 게 하 여 간섭무늬 를 기록 하 게 하 는 장치 로서 , 원리 자체 는 비교 적 간단 한 간섭계 이 다 . 그런데 이 마이컬슨 간섭계 가 역사 적 으로 대단히 중요 한 역할 을 한 것 으로 꼽히 는 경우 로서 , 바로 예전 에 빛 을 전파 하 는 매질 로 알려진 에테르 ( Ether ) 의 존재 를 확인 하 는 유명 한 실험 이 있 다 . 
 1886 년 부터 진행 된 이른바 마이컬슨 - 몰리 의 실험 이 라 불리 는 이 실험 은 만약 에테르 가 존재 한다면 광원 이 지구 의 자전 에 의해 운동 할 때 빛 이 진행 한 거리 의 차이 가 간섭무늬 에 반영 될 것 이 므로 , 마이컬슨 간섭계 로 그것 을 측정 할 수 있 다고 가정 하 여 실시 되 었 다 . 
 즉 당시 빛 을 전파 하 는 매질 로 가상 된 에테르 이론 에 따르 면 , 빛 을 둘 로 나눠서 지구 의 운동 방향 및 직각 방향 으로 같 은 거리 를 왕복 시킬 경우 , 에테르 가 빛 의 속도 에 영향 을 미쳐서 양쪽 의 시간 사이 에 는 미세 한 차이 가 생기 므로 광행로차 에 의한 간섭무늬 가 생겨야 한다 . 그러나 두 사람 이 반복 하 여 실험 했 음 에 도 불구 하 고 이러 한 간섭무늬 는 전혀 검출 되 지 않 았 다 . 
 따라서 빛 의 매질 로서 에테르 라는 것 은 실재 하 지 않 으며 , 빛 의 속도 는 광원 의 운동 에 영향 을 받 지 않 는다는 사실 이 밝혀진 것 이 다 . 이 는 훗날 광속 불변 의 원리 에 기반 한 아인슈타인 의 상대 성 이론 의 탄생 에 결정 적 인 기여 를 한 셈 이 다 . 
 오늘날 에 는 간섭계 의 광원 으로서 대부분 레이 저광 을 사용 한다 . 단색 성 으로서 매우 밝 을 뿐 아니 라 직진 성 도 겸비 하 고 있 으므로 , 간섭 현상 을 관찰 하 기 위하 여 최적 의 조건 을 갖춘 광원 이 되 는 셈 이 다 . 이제 는 도리어 레이저 가 아닌 일반 광원 으로 간섭 실험 을 진행 하 기 에 는 무척 어렵 다고 생각 할 것 이 다 . 
 그러나 레이저 가 발명 된 것 은 1960 년 대 이후 이 므로 , 마이컬슨 과 몰리 가 실험 하 던 당시 에 는 당연히 레이저 광원 이 라는 것 은 존재 하 지 도 않 았 다 . 따라서 두 사람 은 대단히 뛰어난 실험 기술 을 발휘 하 여 정밀 한 실험 을 마친 셈 이 다 . 
 마이컬슨 은 간섭계 제작 및 광속 정밀 측정 등 의 공로 로 1907 년 도 노벨 물리학상 을 받 았 는데 , 미국 물리학자 로 는 최초 로 수상 한 노벨 물리학상 이 었 다 . 
 이미지 1 : 마이컬슨 간섭계 의 구조 ( ⓒ Polytec GmbH ) 
 이미지 2 : 마이컬슨 과 몰리 의 실험 장치 ( 1887 년 ) 
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