광섬유를 이용한 빛의 속력 측정 실험-결과보고서

목차

1. 실험목적
2. 실험기구
3. 실험값
4. 결과분석
5. 오차논의
6. 결론
7. 참고 자료

본문내용

[1]실험목적
빛의 굴절, 굴절률 및 내부 전반사 등의 광선 광학의 원리를 이해하여 광섬유 내부에서의 속력v를 통해 진공에서의 빛의 속력을 측정한다. 또한 오실로스코프의 기초적인 조작법을 익힌다.

[2]실험기구

[3]실험값
 진공에서의 빛의 속력 c = 2.99792458×108 m/s
 0.5m 길이의 광섬유 케이블에서 측정 시간: 95.5 ns

[4]결과분석
(1) 실험 1 – 10m 광섬유 케이블 사용
실험 1,2,3에서 t10m의 값이 t0.5m보다 크게 나타남을 확인할 수 있다. 이로서 빛이 0.5m
광섬유를 지날 때보다 10m 광섬유를 지날 때 시간이 더 오래 걸림을 알 수 있었다.
또한 c실험(진공에서의 빛의 속력)의 값이 v(매질을 통과할 때의 빛의 속력)의 값보다 더 크게 나타남을 확인하여, 이론적으로 매질에서의 빛의 속력이 더욱 느려짐을 확인하였다.
실험값의 표준편차의 경우 10m 케이블에서는 1ns의 편차를 가지며, 이 양이 평균값 144ns에 비해 0.694%이기에, 아주 적은 표준편차로서 실험의 신뢰도가 높았다고 여겨진다. 또한 v, c의 표준편차 또한 평균의 2%정도로 나타났다.

20m 광섬유를 사용한 실험에서도 10m 광섬유를 사용했을 때와 마찬가지로 t 20m의 값이 t0.5m의 값보다 크게 나타났으며, 10m 광섬유에서의 값에 비해 v값이 8,000,000 m/s정도 더 높았다.
표준편차의 경우 t20m에서는 평균의 0.8%정도의 표준편차를 보였으며, v, c에서는 1.586%정도였다. 10m 일 때와 비교하여 t20m의 표준편차는 0.2%p가 높은 반면, v, c는 0.5%p가량 낮았기에, 실험의 정밀성이 높았다고 할 수 있다.

(3) c실험과 ∆t 사이 관계 확인
실험 1 – 10m 광섬유 케이블 사용 실험에서 ∆t의 값을 구한 다음 그 크기가 작은 순서대로 시행 회를 나열하면 다음과 같다.

참고자료

· 일반물리실험(2), 남형주, 북스힐, 263~274p
· 위키피디아, “Plastic optical fiber”, https://en.wikipedia.org/wiki/Plastic_optical_fiber