소개글
"한양대학교 에리카 일반물리학실험 편광 반사 굴절"에 대한 내용입니다.
목차
1. 편광, 반사, 굴절
1.1. 편광의 개념과 원리
1.2. 편광판과 편광의 원리
1.3. Malus의 법칙
1.4. 이중 편광판
1.5. 반사에 의한 편광
1.6. 빛의 반사와 반사 법칙
1.7. 빛의 굴절과 굴절 법칙
2. 현미경과 실험기기
2.1. 광학현미경의 종류
2.1.1. 생물현미경
2.1.2. 실체현미경
2.1.3. 위상차현미경
2.1.4. 편광현미경
2.2. 전자현미경의 종류
2.2.1. 주사 전자현미경
2.2.2. 투사 전자현미경
2.3. Autoclave의 개념과 원리
2.4. Clean bench의 개념과 원리
2.5. 세포배양기(incubator)의 개념과 원리
2.6. 원심분리기(Centrifuge)의 개념과 원리
2.7. Pipette 사용법
3. 참고 문헌
본문내용
1. 편광, 반사, 굴절
1.1. 편광의 개념과 원리
편광은 전자기파가 특정한 방향으로 진동하는 현상을 의미한다. 일반적으로 빛은 전기장이 무작위 방향으로 빠르게 진동하는 비편광된 상태이다. 그러나 편광기를 통과하면 전기장이 특정 방향으로 진동하는 편광된 빛이 된다.
편광의 원리는 다음과 같다. 전자기파인 빛은 진행 방향에 수직인 평면에서 전기장과 자기장이 진동한다. 비편광 빛의 경우 이 전기장 벡터의 진동 방향이 무작위로 빠르게 변하지만, 편광기를 통과하면 전기장 성분 중 편광기의 편광 방향에 평행한 성분만이 통과하고 수직 성분은 흡수되어 사라진다. 이에 따라 편광된 빛은 특정 방향으로 진동하게 된다.
편광 현상은 다양한 자연현상에서 관찰된다. 예를 들어 창문 유리나 물 표면에 반사된 빛은 부분적으로 편광되며, 대기 중에 산란된 빛도 편광되어 있다. 이와 같은 편광 현상은 편광판을 이용해 관찰할 수 있다.
편광 현상은 편광을 이용한 다양한 응용 분야에 활용된다. 예를 들어 편광 선글라스는 반사광을 제거하여 선명한 시야를 제공하고, 편광 현미경은 재료 내부의 응력 분포나 결정 구조를 관찰하는 데 사용된다. 또한 편광 필터는 카메라와 디스플레이 기기에서 화질 향상을 위해 사용된다.
종합하면, 편광은 전자기파의 진동 방향이 특정 방향으로 제한되는 현상으로, 편광 현상은 다양한 자연현상과 응용 분야에서 활용되고 있다.
1.2. 편광판과 편광의 원리
편광판은 고분자 물질이나 광결정 물질의 격자형태의 금속선들을 이용하여 만들어진다. 비편광된 빛이 편광판을 통과하게 되면, 편광판은 원하는 방향의 전기장 성분만을 통과시키고 그에 대해 수직인 방향의 성분은 금속선에 의해 흡수되어 사라지게 한다. 이는 편광판의 편광방향에 평행한 전기장 성분만이 편광판을 통과할 수 있고, 수직인 성분은 흡수되어 사라지는 것을 의미한다. 편광판에 대하여 수직인 방향의 전기장이 흡수되어 사라지는 이유는 금속 격자에 존재하는 수많은 전자들과 전기장이 상호작용을 하여 전자들을 진동 운동 시키게 되며, 에너지를 잃어버리기 때문이다. 그에 비해 편광 방향으로의 진동할 수 있는 전자들의 움직임은 미미하기 때문에 그대로 통과하게 되는 것이다. 이를 통해 편광판을 이용하면 빛을 원하는 방향으로 편광시킬 수 있다.
1.3. Malus의 법칙
편광된 빛이 편광판을 통과할 때 편광판의 편광 방향과 빛의 편광 방향 사이의 각도에 따라 통과하는 빛의 세기가 달라지는 것을 Malus의 법칙이라고 한다. 편광된 빛이 편광판을 통과할 때 편광판의 편광 방향과 빛의 편광 방향이 평행할 때 빛의 세기가 최대가 되며, 수직일 때 빛의 세기가 0이 된다.
이는 편광판이 특정 방향으로만 빛을 통과시키고 수직한 방향의 성분은 흡수하기 때문이다. 따라서 편광된 빛이 편광판을 통과할 때 편광판의 편광 방향과 빛의 편광 방향이 이루는 각도 θ에 따라 통과하는 빛의 세기 I는 다음과 같은 관계를 가진다:
I = I0 cos²θ
여기서 I0는 편광된 빛의 초기 세기이다. 이 식을 통해 편광 방향과 편광판의 편광 방향이 수직일 때(θ = 90°) 빛의 세기가 0이 되고, 평행할 때(θ = 0°) 빛의 세기가 최대가 됨을 알 수 있다.
Malus의 법칙은 편광판에 도달한 빛이 편광되어 있는 경우에만 성립한다. 만약 편광판에 도달한 빛이 비편광되어 있다면 편광판을 통과할 때 수직 성분과 수평 성분의 세기가 서로 같아 Malus의 법칙이 적용되지 않는다.
1.4. 이중 편광판
이중 편광판은 두 개의 편광판을 직교하게 배치하여 편광된 빛을 관찰하는 데 사용된다. 비편광된 빛이 첫 번째 편광판을 지나면서 편광된 상태가 되고, 이렇게 편광된 빛이 두 번째 편광판에 입사하면 두 편광판의 편광방향이 수직이므로 빛의 세기가 크게 감소한다.
두 편광판 사이의 각도에 따라 통과하는 빛의 세기가 달라진다. 두 편광판이 이루는 각도가 0도일 때 빛의 세기가 가장 크고, 이 각도가 증가할수록 빛의 세기가 감소한다. 편광판이 ...
참고 자료
일반물리학실험, 정희준, 174~194p, 2023
일반물리학(개정 11판), D. H. Haliday 외 2명, ㈜텍스트북스, 352p~367P, 2021
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1065194&cid=40942&categoryId=32354
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1139776&cid=40942&categoryId=32354 전자,광학 현미경
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3537359&cid=60217&categoryId=60217 현미경종류
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2693156&cid=42411&categoryId=42411
autoclave 개념 (네이버 백과사전)
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5144960&cid=61232&categoryId=61232 clean bench 원리
https://namu.wiki/w/%EC%9B%90%EC%8B%AC%EB%B6%84%EB%A6%AC%EA%B8%B0
원심분리기개념 (나무위키 백과사전)
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=608912&cid=50314&categoryId=50314 incubator 개념 원리 및 0기능
