[부산대] 광학실험 보고서, 빛의 속도

소개글

"[부산대] 광학실험 보고서, 빛의 속도"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 장비
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험결과 및 분석
7. 결론 및 검토
8. 질문 및 토의
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
- 공기 중, 매질 내에서의 빛의 속도를 구한다.
- 대상 매질의 굴절률을 구한다.

2. 실험 원리
1) 빛의 속도와 굴절률
- 전자기파

위 그림에서 너비 dx, 높이 h의 점선으로 그린 사각형을 보자. 전자기파가 직사각형을 통과하여 오른쪽으로 움직이면 직사각형을 통과하는 자기다발 가 변하고, Faraday의 유도법칙에 의해 직사각형 영역에는 유도 자기장이 생긴다. 위 직사각형의 네 변을 따라서 반시계방향으로 Faraday의 유도법칙을 적용하면,

여기서 와 가 윗변과 아랫변에서는 수직, 옆쪽 변에서는 평행하므로 윗변과 아랫변에 대한 적분값은 0이고 다시 쓰면,
.
직사각형 안에서 자기장 의 크기는 이고 직사각형의 면적이 이므로 직사각형을 통과하는 자기다발 는 가 된다. 이 식을 t에 대해 미분하면,

이제 여기서 구한 식들을 Faraday의 유도 식에 대입하면,
이고 정리하면,

이 식에서 는 주어진 시간에 대해 위치에 따른 전기장의 변화율, 는 주어진 위치에 대해 시간에 따른 변화율을 구하는 것이므로 편의상 연산자의 복잡한 계산을 피하기 위해 의 크기는 에 따라서만 증가한다고 가정하고 편미분으로 쓰면,
.
여기서 전기장과 자기장을 위치 와 시간 에 따라 변하는 사인형 파동이라 생각하면
, 로 쓸 수 있고 여기서 은 각각에 대한 진폭이다. 이를 이용해 편미분을 풀면,
,

진행파에서 는 파동의 속력 이므로 위 식을 정리하면 다음과 같다. (진폭의 비)

참고 자료

일반물리학2, 11판, 33장, Halliday, Resnick and Jearl Walker, 텍스트북스, 2021년
부산대학교 스마트교육플랫폼 PLATO 광학실험,
https://plato.pusan.ac.kr/course/view.php?id=135273
위키피디아, Ole Rømer
https://en.wikipedia.org/wiki/Ole_R%C3%B8mer
위키피디아, Hippolyte Fizeau
https://en.wikipedia.org/wiki/Hippolyte_Fizeau

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