빛의 굴절 실험

목차

1. 실험목적
2. 이론 및 원리
3. 실험기구 및 장치
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 토의
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적

빛의 굴절(꺾임)현상을 관찰하고 이를 이해한다.

2. 이론 및 원리

투명한 물질속에서 직진하던 빛이 성질이 다른 물질을 만나면 두 물질의 경계면에서 일부분은 반사하여 되돌아오고, 일부분은 다른 물질속으로 들어간다. 한 물질에서 다른 물질로 빛이 들어갈 때, 두 물질의 경계면에서 빛의 나가던 방향이 꺾이는 현상이 나타나는데, 이를 빛의 굴절(꺾임)이라고 부른다. 이는 두 물질속에서 빛이 달려가는 빠르기에 차이가 있기 때문이다. 가령 여러분이 옆으로 나란히 옆줄을 지어 달리고 있을 때, 한쪽의 달리는 빠르기와 다른 쪽의 빠르기가 다르다면 옆줄이 틀어지는 것을 경험했을 것이다. 물결이 옆줄을 지어 물위를 퍼져 나아가듯이 빛도 옆줄을 지어 공기속이나 투명한 물질속을 달려간다. 따라서 빠르기가 다른 두 물질의 경계면을 빛이 통과할 때 달려가는 옆줄의 모든 부분이 동시에 경계면에 닿으면 꺾이지 않고 빠르기만 변하여 나간다. 그러나 옆줄의 한 쪽 끝이 다른쪽보다 먼저 경계면에 도달하면 빛이 나가던 방향이 꺾이게 된다. 들어가는 빛을 입사빛이라 하고 나가는 빛을 굴절(꺾임)빛이라 한다. 입사각은 경계면에 수직인 선(법선)에서부터 입사빛까지 잰 각이고 굴절(꺾임)각은 경계면에 수직인 선에서부터 굴적(꺾임)빛까지 샌 각으로 정한다. 또는 입사빛의 옆줄과 경계면이 이루는 각이 입사각이고, 꺾이는 빛의 옆줄과 경계면이 이루는 각이 굴절(꺾임)각이 된다.
입사하는 쪽에 있는 물질이 굴절율과 입사각이 n1, θ1이고, 빛이 꺾여 나가는 쪽에 있는 물질이 굴절율과 굴절각이 n2, θ2라할 때, 다음 관계식이 성립한다.

n1sinθ1 = n2sinθ2

이 식을 스넬의 굴절법칙이라고 한다.

참고자료

· Raymond A Serway(2011), 「일반물리학」, 북스힐
· 물리개발연구위원회(2011), 「일반물리학」, 청범
· Pavia Donald L(2007), 「분광학의 이해」, 사이플러스