[물리실험]DH실험 예비-광섬유를 이용한 빛의 속도 측정

소개글

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목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 장치, 기구
4. 실험방법
5. 주의사항

본문내용

1. 실험 목적
→ 광섬유를 이용한 빛의 속도를 정밀하게 측정한다.

2. 이론

1) 광섬유
빛의 전송을 목적으로 하는 섬유 모양의 도파관 또는 광학섬유라고도 한다. 광섬유를 여러 가닥 묶어서 케이블로 만든 것을 광케이블이라고 하며, 그 사용이 늘어나고 있다. 광섬유는 합성수지를 재료로 하는 것도 있으나, 주로 투명도가 좋은 유리로 만들어진다. 구조는 보통 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중 윈기둥 모양을 하고 있다. 그 외부에는 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지 피복을 1～2차례 입힌다. 코어부분의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 높게 되어 있어서, 빛이 코어부분인 밀한매질이고 클래딩부분이 소한 매질이다. 광섬유는 외부의 전자파에 의한 간섭이나 혼선이 없고 도청이 힘들며, 굴곡에도 강하며, 하나의 광섬유에 많은 통신회선을 수용할 수 있고 외부환경의 변화에도 강하다. 광섬유의 손실은 dB/Km 라는 단위로 나타내는데 20세기 초반에 만들어진 광섬유는 손실이 무려 1000dB/Km(1Km 진행할때 1.10¹˚˚˚만이 남는 손실)이었다고 한다.

4) 내부반사
임계각보다 큰 각으로 입사하면 그 광선은 위쪽 물질속에서 나갈 수가 없고 아래쪽의 물질 속에 갇혀있게 되며 경계면에서 내부로 완전히 반사된다. 내부전반사(total internal reflection)라는 이러한 상황은 광선이 진행하고 있는 물질의 굴절률보다도 더 작은 굴절률의 두 번째 물질과 접해 있는 경계면으로 입사 될 때에만 일어난다.
광선속이 투명한 막대의 한쪽 끝으로 들어갈 때, 막대의 구부러진 정도가 너무 크지 않다면 빛이 내부로 전반사 되어 다음의 그림처럼 막대 안에 갇히게 된다.

5) 빛의 속도

진공 중에서의 빛의 속력, 매질에서의 빛의 속력 그리고 굴절률에는 다음과 같은 관계가 있다.
v/c = n

여기서,
c : 진공 중에서의 빛의 속력
v : 매질에서의 빛의 속력
n : 굴절률
이다.

참고 자료

없음