일반물리학실험 스넬의 법칙 A 보고서

최초 등록일
2020.09.27
최종 저작일
2019.10
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소개글

"일반물리학실험 스넬의 법칙 A 보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리
(1) 스넬의 법칙
(2) 얇은 렌즈의 초점 거리

3. 실험 기구 및 재료

4. 실험 과정

5. 측정값

6. 실험 결과

7. 결과에 대한 논의

8. 결론

9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
백색광과 사각 프리즘을 사용하여 빛의 굴절에 대한 스넬의 법칙을 이해한다. 나란한 광선을 얇은 볼록 렌즈와 오목 렌즈에 입사시켜 광선의 진행경로를 관찰한다. 이로부터 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 차이점을 배운다.

1. 실험 원리
(1) 스넬의 법칙
빛이 투명한 매질 1에서 매질 2로 진행을 할 때 빛은 굴절이 되며 굴절이 되는 각도는 스넬의 법칙을 따른다. 스넬의 법칙은 입사각이 θ₁, 굴절각이 θ₂, 그리고 각각의 매질에서의 굴절률을 n₁, n₂라고 할 때
n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂
로서, 굴절각은 입사각과 물질의 굴절률에 따른다는 것을 나타낸다. 빛의 굴절률은 빛의 진동수에 따라 달라지므로 주어진 각으로 물질에 입사하는 백색광은 구성 성분의 진동수에 따라 다른 색으로 분리되어 제각기 다른 각도로 굽어진다.
그림 2와 같이 빛이 굴절률이 큰 물질에서 작은 물질로 진행하면 입사각보다 더 큰 각도로 굴절되고 특정 입사각에서는 굴절각이 90°가 되는 현상이 발생한다. 이 특정 입사각을 임계각이라고 하고, 입사각이 임계각보다 크면 굴절된 빛은 없고 완전 내부 반사가 일어난다. 만일 그림 3과 같이 입사각이 정확히 임계각과 같아서 굴절각이 90°가 되면 스넬의 법칙은 다음과 같다.
n₁sinθc = n₂ · sin90°
여기서 공기의 굴절률 n₂=1이라고 할 때, 다시 쓰면 다음과 같다.
n₁ = 1/sinθc
(2) 얇은 렌즈의 초점 거리
렌즈의 두께가 물체와의 거리, 상과의 거리 및 렌즈 굴절면의 곡률 반지름보다 매우 얇아서 렌즈의 두께 효과를 무시할 수 있는 렌즈를 얇은 렌즈라고 한다. 얇은 렌즈의 초점 거리는 다음과 같다.
1/f = 1/p + 1/q
여기서 는 렌즈부터 물체까지의 거리이고, q는 렌즈부터 상까지의 거리이다.
물체의 크기에 대한 상의 크기를 나타내는 렌즈의 배율은
M = -q/p
로 표현이 된다. 여기서 음의 부호는 도립상임을 나타낸다.

참고 자료

일반물리학실험, 개정판, 5판, 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각, 2019년

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