기초광학실험 | 프리즘

 

 

 

TIP

 

 

프리즘이 어떻게 흰색 빛(백색광)을 각 구성 색으로 분리하는지를 관찰하고, 서로 다른 색깔을 서로 다른 각도로 프리즘에 굴절되는 것을 실험을 통해 이해 할수 있다.

 

 

 

햇빛이나 전등의 빛이 여러 가지 단색광으로 나누어지는 현상을 빛의 분산이라고 한다.대표적으로 빛을 분산시키는 광학 장치 에는 프리즘이 있다. 본 실험에서는 프리즘을 이용하여 백색광이 어떻게 여러 가지 단색광으로 분리시키는지 관찰한다. 파장이 긴 빨간색 광선은 파장이 짧은 보라색 광선에 비해 상대적으로 굴절이 적게 된다는 것을 알수 있고,그 이유에 대해서 이해 할수 있는 실험이다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 광선 상자 모드의 광원을 흰 종이 위에 놓고, 바퀴를 돌려 흰색 단일 광선을 선택한다.

 

2) 트라페조이드를 아래 그림과 같이 놓는다. 이 실험에서 트라페조이드의 뾰족한 끝 부분이 프리즘 역할을 하게 되므로, 빛의 최대한 투과될 수 있도록 광선이 트라페조이드의 끝 가까이에 놓는다. 우선 단일 광선이 첫 번째 면에 거의 수직으로 입사하도록 두고 두 번 굴절하여 트라페조이드를 빠져나오는 빛을 관찰한다. 색 분리가 일어나는가?

3) 그림에서 트라페조이드를 시계반대 방향으로 회전시키면, 투과된 광선의 각도 (θ)가 증가한다. 회전에 따라 색 분리에 어떤 변화가 있는지 관찰하고 기록한다.

(a) 색 분리가 최대로 일어나도록 한 상태에서 사진을 찍어 데이터로 제시하라. 무슨 색들 보이는가? 어떤 순으로 보이는가? 

 

(b) 어떤 색이 가장 큰 각도로 굴절되는가?

 

(c) 스넬 법칙에 비추어 볼 때, 빛의 색(즉 파장, 진동수)에 따라 굴절각이 달라진다는 것은 무엇을 의미하는가?

 

(d) 아크릴의 굴절률이 빛의 파장과 진동수에 따라 달라진다고 할 때, 아크릴의 굴절률은 빛의 파장이 증가함에 따라 어떻게 변화하는가? 빛의 진동수가 증가함에 따라 어떻게 변화하는가?

 

(e) 위의 논의에 따라서 아크릴에서 가장 굴절률이 큰 경우는 어떤 색 빛에 대해서인가? - 보라색의 빛이 가장 굴절률이 크다는 것을 알수 있다.

 

4) 광원의 위치를 그대로 두고, 바퀴를 돌려 3원색 광원을 선택한다. 흰색이 입사되었던 같은 각도로 이 세 가지 유색광원들이 트라페조이드에 입사되도록 한다. 트라페조이드를 떠나는 유색 광선들은 서로 평행인가? 평행이 아닌가? 아래 그림과 같이 두 가지 방법으로 입사시킨 후 두 상황에서 평행도 여부가 어떻게 다른지 관찰하고 (사진 제시) 그에 대한 이유를 설명하라.

 

 

 

 

[기초광학실험]프리즘 레포트