일반물리학실험 | 기초 광학 실험

 

 

 

TIP

 

 

빛의 편광을 이해하고, 경계면에서 빛의 반사 및 굴절에서 나타나는 브루스터 각에 대하여 알아본다.

 

 

 

굴절 및 반사 법칙

빛은 광학적 특성이 다른 두 매질의 경계면에서 일부 반사되고, 일부는 굴절되어 다음 매질속으로 들어간다. 반사된 빛과 굴절된 빛의 진행방향은 아무렇게나 정해지는 것이 아니라, 반사법칙과 굴절법칙이라는 규칙에 따라 정해진다. 이 두가지 법칙들은 광학의 기초적인 법칙들로서 두 매질의 굴절율과 경계면의 곡률, 그리고 최초의 입사방향등에 의해서 반사된 빛과 굴절된 빛의 진행방향을 정해 준다.

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실험 방법

1. 말뤼스의 법칙

1) 레이저를 입사시키지 않았을 때, 광 검출기에 나타나는 전압을 측정한다.

 

2) 레이저 앞에 두 개의 편광자를 설치한다.

 

3) 두 편광자의 편광축 간의 각도를 변화시켜가며 광 검출기에 나타나는 전압을 측정한다.

 

4) 각도와 전력에 대해 그래프로 그려본다.

 

2. 프리즘의 굴절률

1) 장치를 설치한다.

 

2) 반원 프리즘의 평면의 방향을 입사각이 0°일 때를 기준으로 하여 5°정도씩 변화시키면 레이저 빔의 방향이 고정되어 있더라도 입사각 측정의 기준선이 되는 법선 방향이 회전하게 되므로 평면에 대한 입사각이 그 만큼씩 변하게 된다. 이렇게 입사각을 변화시키면서 그에 따른 반사각과 굴절각을 측정한다.

 

3. 내부전반사각 측정 (임계각 측정)

1) 원판 위에 반원 프리즘을 놓는다.

 

2) 레이저가 반원 프리즘을 투과하도록 설정하고, 레이저의 빛이 밀한 매질에서 소한 매질로 지나가게 한다.

 

3) 레이저 빛이 반원 프리즘을 투과하며 투과 및 반사파가 일직선이 되도록 맞춘다.

반원 프리즘을 5°간격으로 회전시키면서 입사파와 반사파가 어떻게 변하는지 확인하고, 굴절파가 완전히 사라질 때까지 반원 프리즘을 회전시킨다. 그때의 각도를 기록한다.

 

 

 

[일반물리학실험]기초 광학 실험 레포트