일반물리실험2 - 빛의 편광 현상(결과레포트)

소개글

이공계대학교 1학년 교양과목인 `일반물리실험2`의 레포트입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험원리
3. 실험방법
4. 실험결과
5. 결론 및 고찰
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
임의의 방향으로 진동하는 빛을 편광시키고, 광학활성을 지니는 설탕물을 통과시켜, 설탕물의 농도에 따라서 편광면이 회전된 정도를 측정한다.

2. 실험원리

▲<그림1>전기장과 자기장으로 이루어진 빛
1>>빛의 편광 현상
빛은 전자기파의 일종으로써, 자기장과 전기장이 수직하게 진동한다. 횡파적 성질을 가지고 있으며, 자연 상태의 빛은 모든 방향으로 진동하게 된다.

▲<그림2>빛의 편광현상
이러한 빛이 위의 그림처럼 편광판을 통과하게 되면 모든 방향으로 진동하던 빛은 편광판의 편광방향과 평행한 성분만이 편광판을 통과하게 된다. 이러한 현상이 빛의 편광현상이다. 또, 이러한 편광판 2개를 서로 다른 각도로 놓을 때, 편광판 2개를 모두 통과했을 때의 빛의 세기는 다음과 같이 식으로 나타낼 수 있다.

이때, 는 두 편광판의 편광방향 사이의 각이다. (그림에 표시)

▲<그림3>두 편광판에 의한 빛의 세기 변화
이를 Malus의 법칙이라고 한다.

2>>광학활성
어떤 물질은 선형편광의 빛이 들어 왔을 때, 이의 편광방향을 연속해서 회전시키는 성질을 가지고 있다. 이를 광학활성(optical activity)이라 한다.

▲<그림4>시계방향의 광학활성의 예
<그림4>의 물질은 파가 진행함에 따라 그 선형편광의 방향이 시계방향으로 회전하고 있다. 보통 빛의 회전을 이야기 할 때 빛을 마주보고 받아들이는 입장에서 방향을 이야기 하므로 이 경우 좌선성이라 한다.

▲<그림5>수정의 광학이성질체
<그림5>는 수정이 그 결정 모양에 따라 좌선성과 우선성을 가지는 것을 보여준다. 좌선성의 수정과 우선성의 수정은 그 원자조성은 같지만 결합상태가 거울을 보는 형태로 서로 좌우 대칭이라고 할 수 있다. 이러한 광학이성질체 대부분이 그 상에 따라 좌선성과 우선성의 광활성적이다. 그러나 결정을 이루지 못하는 수정은 비활성적이다.

참고 자료

빛의 편광현상>>
- http://physica.gsnu.ac.kr/physedu/wavelight/Polari2/Polar2.html
Malus의 법칙>>
- http://www.mic-d.com/curriculum/lightandcolor/polarizedlight.html
전자기파>>
- http://www2.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/MicroWorld2_E/2Part3_E/2P34_E/QM_of_light_E.htm
실험장치도>>
- http://jedlik.phy.bme.hu/~hartlein/www.mip.berkeley.edu/images/physics/E+45+65.gif빛의 편광 그림>>
- http://www.lhup.edu/~dsimanek/scenario/analogy.htm