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물리학실험 2 결과 보고서

-실험8 빛의 진행-

 

 

실험의 의의

빛은 전자기파의 일종으로 시간에 따라 전기장과 자기장이 진동하는 모양이 공간상으로 전파해나가는 파동이다. 그런데 빛은 다른 파동과 다르게 매질을 필요로 하지 않는다. 즉, 물질이 없는 자유공간을 통해서도 전파된다. 태양빛이 우리에게 도달하는 것이 좋은 예이다. 빛은 또, 매질을 통해서도 전달된다. 그러나 서로 다른 매질과 매질사이의 경계면에서는 빛의 진행방향이 바뀌는데 이를 우리는 빛의 반사와 굴절현상이라고 부른다. 이 실험에서는 빛의 반사, 굴절, 편광에 대해서 실험한다. 또, 특별히 광통신, 레이저 등에서 응용도가 높은 전반사현상과 브루스터(Brewster)의 각에 대해서도 실험한다.

배경이론

1) 반사법칙

① 입사하는 빛과 반사되는 빛은 같은 평면(입사면)상에 있다.

② 입사각과 반사각은 항상 같다.

 

2) 굴절법칙

① 입사하는 빛과 굴절되는 빛은 같은 평면(입사면)상에 있다.

② 입사각 와 굴절각 사이에는 항상 다음의 관계가 성립한다.

 

여기서 는 빛이 매질 1 로부터 매질 2로 입사할 때의 상대 굴절률(정의 : 두 매질에서의빛의 속력의 비)이다.

 

3) 전반사 임계각

굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 빛이 진행할 때 입사각이 커지면 더 이상 빛이 투과하지 못하고 경게면에서 모두 반사되는데, 이를 전반사현상이라고 부르며, 그 때의 입사각을 임계각이라 한다. 존재한다.

전반사의 임계각을 라 하면 다음의 관계가 성립한다.

4) 편광된 빛의 세기

세기가 인 선편광된 빛을 편광방향과 각도 θ로 기울어진 편광판으로 통과시키면 통과된 빛의 세기는 다음과 같다.

5) 부르스터 법칙

빛을 브루스터의 각으로 입사시키면, 입사면에 수직인 편광성분만 반사된다.

이러한 현상은 반사된 빛과 굴절되는 빛이 90°의 각도를 이룰 때 일어난다.

6) 에돌이발

최대 세기가 되기 위한 조건은 다음과 같다.

 

실험방법

1) 빛을 투과하는 성질이 다른 매질사이의 경계면에서 반사하는 빛의 특성을 조사한다.

2) 빛을 투과하는 성질이 다른 매질사이의 경계면을 통해 굴절하는 빛의 특성을 조사한다.

3) 빛의 전반사 현상을 관찰한다.

4) 레이저 빛샘(지시기)으로부터 발생…(생략)

 

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