일반물리학실험 | 빛의 편광 특성

 

 

 

TIP

 

 

빛의 편광현상을 관찰하고 특성을 이해한다. 

 

 

 

선택 흡수에 의한 편광

선형편광된 빛을 얻어내는 데 가장 많이 사용하는 방법은 원하는 방향으로 진동하는 전기장은 통과시키고 다른 방향으로 진동하는 전기장을 선택적으로 흡수하는 물질을 이용하는 것이다. 1938년 랜드(E. Land)는 방향성이 있는 분자를 포함한 물질이 전기장을 선택 흡수하여 빛을 편광 시킨다는 것을 발견하였는데, 이것을 폴라로이드(polaroid)라고 한다.

 

폴리비닐알콜과 같이 긴 사슬 모양의 분자들로 얇은 판을 만들면 긴 사슬 모양의 분자들이 한 방향으로 정렬 하게 된다. 이것을 요오드가 포함된 용액에 담그면 분자들이 긴 사슬 방향으로 전도성을 띄게 되어 편광판이 된다. 이 편광판에 빛이 조사되면, 사슬과 평행으로 진동하는 전기장은 분자가 흡수하고 사슬과 수직으로 진동하는 전기장은 그냥 투과시킨다. 분자의 사슬방향과 수직인 방향을 투과 축이라고 부른다. 이상적인 편광판은 전기장이 투과 축과 수죽으로 진동하는 빛은 모두 흡수하고 투과 축을 따라 진동하는 빛은 투과시킨다.

 

 

Fig. 4. 와 같이 비편광된 광을 편광판을 통해 투과시키면 편광된 광이 얻어진다. 다음의 편광판에 입사하는 빛의 진동하는 전기장의 진폭이 E₀ 이고, 전기장의 진동방향이 편광판의 투과 축과 각 θ만큼 기울어져 있다. 투과 축과 나란한 전기장만이 투과되므로 투과되는 빛의 전기장 진폭은 가된다. 빛의 세기는 진동하는 전기장의 진폭의 제곱에 비례하므로, 입사광의 세기를 I₀라 하면, 투과되는 빛의 세기 I는 다음과 같게 된다.

 

 

이 식을 말루스의 법칙이라고 한다. Fig. 4.에서 비편광된 빛을 투과시켜 편광된 빛을 얻는데 사용되는 판을 편광판이라고 부르고, 편광된 빛을 투과시켜 편광상태를 검사하는데 사용되는 판을 검광판이라고 구분하여 부르기도 한다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 그림와 같이 부품들을 배열한다.

 

 

2) 편광판과 검광판의 투과

 

3) 축을 수직(0-0)으로 정열하고 레이저를 켠 다음 투과광이 최대가 되도록 레이저를 돌린 후 고정한다.

 

4) 검광판을 시계방향으로 서서히 돌리면서 투과광의 세기의 변화를 관찰한다.

 

5) 검광판을 돌리면서 투과 광이 사라지는 각도를 관찰하고 기록한다.

 

 

 

[일반물리학실험]빛의 편광 특성 레포트