응용광학실험 - 마하젠더 간섭계

소개

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목차

1. 실험 목적
2. 이론
3. 실험 과정
4. 실험 결과
5. 분석 및 토의
6. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
마하-젠더 간섭계를 사용하여 압력 변화에 따른 공기의 굴절률 변화를 측정하고, 이를 토압력과 공기의 굴절률 사이의 관계를 이해한다.

2. 이론
2.1 굴절
빛의 굴절은 빛이 임의의 한 물질로부터 다른 물질로 입사할 때, 그 경계면에서 진행 방향이 굴절되는 현상을 말한다. 빛이 굴절되는 이유는 빛이 매질을 통과할 때 매질에 따라 빛의 속도가 다르기 때문이다. 빛은 두 물질의 경계면에서 일부는 반사되지만, 일부는 굴절되며, 경계면의 수직인 선과 굴절된 빛이 이루는 각을 굴절각이라고 한다. 매질에서의 굴절각은 입사각과 매질의 굴절률에 의해 결정된다.
굴절률이란 빛이 등방성의 두 매질의 경계면에서 굴절할 때 입사각 1과 굴절각 2 사이에 성립하는 스넬의 법칙에서 정의되는 상수 의 값을 의미한다. 스넬의 법칙은 다음과 같다.

여기서 1, 2는 각 매질의 굴절률이고, 1은 입사각, 2는 굴절각이다. 빛이 한 물질에서 다른 물질로 진행할 때 굴절률에 따라 굴절되는 정도가 결정된다. 빛이 진공을 통과할 때는 3.0×108 / 의 속도로 진행하지만, 임의의 매질 속을 통과할 때는 보다 작은 속도로 진행하게 된다. 빛이 진공에서 진행할 때의 속도 와 임의의 매질에서의 속도 의 비율을 굴절률 으로 정의할 수 있으며, 이는 다음과 같다.

참고자료

· Eugene Hecht, 광학 제5판, 자유아카데미, 2018, pp.103-111, pp.399-432
· 안승준, 안성준, 현대광학, 북스힐, 2019. pp.51-59.
· Zetie, K. P., S. F. Adams, and R. M. Tocknell. "How does a Mach-Zehnder interferometer work?." Physics Education 35.1 (2000): 46.