[부산대 광학실험] 빛의 속도 A+

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최초 등록일
2021.03.03
최종 저작일
2020.04
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목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
1) 빛의 속력
2) Maxwell’s equations에 의한 빛의 속력
3) 측정방법과 역사

3. 실험 장치

4. 실험방법

5. 측정값

6. 실험 결과

7. 결과에 대한 논의

8. 결 론

본문내용

1. 실험 목적

공기 중 빛의 속도를 변조 방법(modulation method)으로 측정하고, 투명 고체 매질 안에서 빛의 속도를 측정하여 굴절률을 구해본다.

2. 실험 원리

1) 빛의 속력

빛의 속력은 진공에서 299,792,458m/s라는 정확한 값이며, 국제적으로 c라고 표기한다. 빛의 속력은 기본 물리 상수로, 길이 단위인 미터는 이것으로부터 정의되었다. 특수 상대성 이론에 따르면, c는 우주의 모든 에너지, 물질, 정보가 가질 수 있는 속도의 최댓값이며, 최근 이론에 따르면 중력파의 속력이기도 하다. 질량이 없는 입자와 장은 c로 진행하며, 관성계에서는 관찰자의 속도와 관계없이 입자와 파동은 c로 진행한다. 상대성 이론에 따르면, c는 시간과 공간을 연관시키며, 질량-에너지 등식 E=mc²에도 등장한다. 특수 상대성 이론에 따르면 모든 움직임, 즉 물질의 이동 속도는 물론, 질량을 가진 게이지 보손도 빛의 속력보다 더 빨리 움직일 수 없다. 오직 불변 질량이 0인 물체(예를 들면 광자)만이 빛의 속력으로 전파될 수 있다.

2) Maxwell’s equations에 의한 빛의 속력

맥스웰의 이론에 의하면 빛의 속력은 c= 1/√(ε_(〖0) μ_0 ) ) 이다. 여기서 ε_0과 μ_0은 각각 진공의 유전율과 투자율이고 다음과 같이 정의된다.

유전율 ε_0= 10^7 \/4πc^2  (in A^((2)s^4 kg^(-1) m^(-3) )  or  Fm^(-1))
투자율 μ_0= 4π×10^(-7) (in kgms^((A^(-2)))  or  NA^(-2))

이는 움직이거나 정지한 관측자에 관계없이 일정하다. 이 같은 사실에서 특수 상대론이 출현했다.

3) 측정방법과 역사

최초로 빛의 속력을 측정한 뢰머

덴마크의 천문학자 뢰머(Ole Roemer, 1644-1710)는 최초로 빛의 속력을 과학적인 방법으로 측정한 사람이다.

참고 자료

없음
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