[일반물리학실험]기초 광학 실험

소개글

실험 과정은 다음과 같습니다.
1. 말뤼스의 법칙
2. 프리즘의 굴절률
3. 내부전반사각 측정 (임계각 측정)

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 토의 사항
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
가. 빛의 편광을 이해하고, 경계면에서 빛의 반사 및 굴절에서 나타나는 브루스터 각에 대하여 알아본다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 실험배경
빛은 전자기파로서 진동하는 전기장 및 자기장 벡터가 진행방향에 수직인 횡파(가로파)이고, 전기장과 자기장도 서로 수직이다. 편광방향은 항상 전기장 벡터의 방향으로 정의한다. x방향으로 진행하는 전자기파의 전기장이 y축 방향으로 진동하고 있으며 이때 빛은 y방향으로 편광 되었다고 말한다.

1) 말뤼스의 법칙(Malus’s law)
일반적으로 빛은 전기장이 사방으로 균일하게 분포되어 있다. 광축에 수직한 방향에 대하여 φ의 각으로 편광자(polarizer)를 두면 편광자를 통과한 빛은 전기장이 수직한 방향에 대하여 φ의 각으로 편광된다. 두 번째 편광자를 광축에 수직한 방향으로 두면, 광 검출기에 나타나는 빛의 세기는 두 편광자의 편광 축 사이의 각 φ에 따라 달라진다, 첫 번째 편광자를 통과한 선편광된 빛을 광축에 서로 수직인 두 성분으로 분해할 수가 있다.
두 번째 편광자의 편광방향과 나란한 Ecosφ의 진폭을 가지고 있는 성분만이 두 번째 편광자를 통과하여 광검출기에 입사한다. 투과한 빛의 세기는 φ=0° 일 때 최대이고, φ=90°, 즉 두 편광자가 서로 수직일 때 0이다. 입사진폭에 대한 투과진폭의 비는 cosφ이므로 입사 빛의 세기에 대한 투과 빛의 세기의 비는 이다. 따라서 를 투과한 빛의 최대세기(φ=0 일 때)라 하고 I는 각 φ에서 투과된 빛의 세기라고 하면 이며 이를 말뤼스의 법칙이라 한다.

참고 자료

일반물리학실험, 2016년판, p.317～326