[물리학 실험] 빛의 진행 레포트

목차

1. 실험 목적
2. 배경 이론
3. 실험방법
4. 실험 결과 및 분석
5. 오차의 원인 및 개선 점
6. 결론

본문내용

1. 실험 목적
레이저 광을 이용하여 빛의 반사, 굴절, 전반사 현상 등을 관찰한다. 나아가 임계각을 측정하고 스넬의 법칙을 이용하여 물질의 굴절률을 구한다. 추가적으로 오목, 볼록 렌즈를 사용하여 빛의 굴절에 의한 상의 형성 원리를 이해한다.

2. 배경 이론
가. 반사의 법칙, 굴절의 법칙
빛이 굴절률이 n1인 매질에서 n2인 매질로 진행할 때 두 매질의 경계면에서는 빛의 반사와 굴절이 일어나게 된다. 이 경계면의 법선과 입사광이 이루는 각도를 θ1, 반사광이 이루는 각도를 θ2, 굴절광이 이루는 각도를 θ3라 하자. 이때,
- 반사의 법칙: θ1=θ2
- 굴절의 법칙(스넬의 법칙): n1sinθ1=n2sinθ2 이다.

나. 렌즈에 의한 상의 형성
렌즈에 의해 물체의 상이 형성되는 위치는 다음과 같은 렌즈 공식에 의해 파악할 수 있다.
이 식에서 a는 물체와 렌즈 사이의 거리, b는 물체의 상과 렌즈 사이의 거리, f는 렌즈의 초점거리를 의미한다. 이 식에서는 각 변수의 부호가 매우 중요한 의미를 가지는 데, b가 양수이면 상은 실상이며 스크린에 실제로 상이 직접 맺히게 된다. 한편 b가 음수인 경우 상은 허상이며 이는 렌즈를 통과한 빛이 발산함을 의미하므로 우리 눈으로 이 빛을 볼 때 렌즈 반대편 뒤쪽에 상이 맺힌다고 생각하게 된다. 광축과 평행한 빛이 렌즈를 통과하여 한 점에서 모일 때 이 점을 주초점이라 하고 이 주초점과 렌즈의 중심 사이의 거리를 초점거리라 한다. 따라서 빛을 모으는 볼록 렌즈의 초점 거리는 양수이며 빛을 퍼트리는 오목 렌즈의 초점 거리는 음수이다. 한편 렌즈에 의한 물체의 상의 배율은 상의 길이 I와 물체의 길이 O의 비로 정의된다. 이는 상과 렌즈 사이의 거리와 물체와 렌즈 사이의 거리의 비와 동일하다.

참고 자료

Halliday et al, Principles of Physics, 9/e, Wiley, 2011
http://physlab.snu.ac.kr