수학을 통한 물리법칙 증명(반사, 굴절, 면적속도일정의 법칙)

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목차

Ⅰ. 탐구 동기

Ⅱ. 이론적 배경
1. 빛의 굴절
2. 스넬의 법칙
3. 빛의 반사
4. 케플러 법칙
5. 미분의 기본 개념 및 증명

Ⅲ. 탐구과정
1. 반사의 법칙 증명
2. 굴절의 법칙 증명
3. 케플러의 면적 속도 일정의 법칙 증명

Ⅳ. 탐구 결과

Ⅴ. 느낀점

본문내용

탐구 동기
저희는 초등학교, 중학교를 거쳐서 고등학생이 되면서 항상 거울을 보고 자랐습니다. 교육과정 속에서 항상 거울은 반사가 이루어지는데 무심코 입사각과 반사각은 항상 같다고 하였습니다. 책을 읽을 때에도 창으로 물에 있는 물고기를 잡기 위해서는 보이는 것보다 더 깊이 던져야 한다. 라는 말을 많이 들었습니다. 배우는 과정 속에서 12년 동안 왜 반사의 법칙은 항상 같을 까와 굴절은 어떤 원리를 통해서 이루어 질까? 라는 의문을 가지지 않았습니다. 그러고 고등학교를 진학한 후에 저희 학교의 교육과정상 1학년 때에 물리1을 배우게 되었고 그중 굴절의 법칙을 알게 되었습니다. 고등학교 들어오면서 궁금증을 알게 된 반사와 굴절의 스넬의 법칙은 어떻게 증명할까라는 의문을 확인해 보고자 저희는 이 주제를 가지고 증명해 보았습니다. 또한 다양한 물리 공식이 왜 이렇게 될까라는 의문이 생겨서 다른 물리 공식에 대해서도 찾아보게 되었습니다.

이론적 배경
가) 빛의 굴절
한 물질을 통과하던 빛이 다른 물질을 만나게 되면 반사만 일어나는 것이 아니라 뚫고 들어 가기도 합니다. 이 때 빛의 속도가 달라지면서 빛의 진행 방향이 바뀌게 되는데, 이를 빛의 굴절이라 합니다. 굴절은 빛의 진행속도 차이 때문에 생깁니다. 이런 굴절이 일어날 때 빛 은 항상 속력이 느린 물질 쪽으로 굴절합니다. 이러한 빛의 굴절은 스넬의 법칙을 이용합니 다.

나) 스넬의 법칙
1621년 스넬에 의해 비로소 다루어졌기 때문에 생긴 명칭입니다. 굴절의 법칙이라고도 합니다. 아래 그림에서 보듯이, 굴절률 n1, n2의 두 매질 ①, ②의 경계면상의 0점에 입사하는 빛의 방향을 AO, 굴절하는 빛의 방향을 OA´, 경계면이 법선을 HOH´라 했을 때, AO, HO를 포함하는 면과 A´O, OH´를 포함하는 면은 일치

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없음
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