빛의 편광현상

소개

포항공대 일반물리실험 에이쁠 보고서입니다.
이 실험은 설탕물을 이용하여 빛의 편광현상을 관찰함으로써
설탕물의 회전능을 구해보는 실험입니다.
결과, 분석, 고찰 모두를 잘 작성하였습니다. 많이 구입해주세요...

목차

1. 초록
2. 실험개요
3. 실험이론
4. 실험방법
5. 실험결과 및 분석
6. 결론 및 고찰
7. 참고문헌 및 참고사이트

본문내용

6. 결론 및 고찰
(1) 결론
이번 실험은 빛이 액체 매질(이번 실험의 경우는 설탕물)을 투과할 때, 일어나는 빛의 편광현상을 정성적으로 관측하고, 설탕물의 회전능 값을 측정하는 실험이었다. 편광자와 검광자를 이용하여 빛의 편광현상을 쉽게 확인할 수 있었다. 빈 통일 경우에는 편광자와 검광자가 를 이룰 때, 빛이 거의 투과되지 않음을 확인할 수 있었다.
실험결과(1)을 살펴보면, 회전각은 설탕물의 농도에 비례함을 알 수 있었다.
설탕물의 회전능을 측정하기 위해서 설탕물의 농도를 변화시켜가며 빛이 거의 투과되지 않는 각도를 재서, 그 회전각을 측정하였다. 그 결과를 그래프로 나타낼 수 있었으며, 설탕물의 회전능은 두 가지 방법으로 구할 수 있었다.
첫 번째는, 그래프의 기울기를 이용하는 방법으로, 그 결과 구해진 설탕의 회전능은 36.0 °/㎝․㎖ 이다. 두 번째는, 각각의 데이터를 이용하여 구한 설탕의 회전능의 값을 평균내는 방법이다. 이 방법을 이용한 설탕의 회전능의 값은 44.6±2.1 °/㎝․㎖ 이다.
(2) 고찰
이번 실험에서는 설탕의 정확한 회전능 값이 주어지지 않았으므로 이론값에 의거한 상대오차를 구할 수가 없었다. 인터넷 자료에 의거하면 66°/㎝․㎖가량 된다고 하지만, 실제로 설탕은 그 종류에 따라 구성성분이 다르기 때문에 이 값이 정확한 문헌 값이라고 생각할 수 없다. 그러나 설탕물의 농도에 따른 회전각의 그래프에서 R제곱 값이 0.9933으로 이론적 관계와 비슷하게 나왔기 때문에, 이 그래프의 기울기로 구한 값을 기준으로 잡을 수 있다.

이 그래프는 실험결과(1)에서 얻은 그래프의 추세선 기울기로부터 구한 설탕의 회전능의 크기와, 각 농도에서 공식을 이용하여 구한 설탕의 회전능의 크기를 비교한 그래프이다. 위의 그래프에서 기울기를 이용해서 구한 설탕의 회전능을 기준으로 보고 데이터를 비교해보면 농도가 아주 낮을 때, 기준 값에서 많이 벗어남을 알 수 있다. 즉, 설탕물의 농도가 너무 작을 경우에는 오차가 크게 나타난다는 사실을 발견할 수 있다. 왜 이러한 오차가 발생하게 되는 것일까?
이 실험에서 실험결과나 실험 이론을 보면 회전각이 설탕의 양에 비례함을 알 수 있다. 이는 설탕분자에 비례하여 편광정도가 결정됨을 말해준다. 즉, 빛이 설탕분자들의 배열을 통과하면서 어떤 각도로 꺾이게 되는 것이다. 이는 액정과 유사하게 생각해 볼 수 있다. 우리가 사용하는 LCD 액정 또한 편광현상을 이용한 것이다. 액정은 두 편광판 사이에 액정분자들이 일렬로 배열되어있는 구조이다. 이와 같은 액정분자는 빛을 편광 시키는 성질이 있다. 이처럼 설탕물 용액도 설탕분자가 액정분자의 역할을 하여 빛을 편광 시키는 것이다. 실험에서 쓰이는 설탕물통은 편광판을 길쭉하게 늘어놓은 구조라고 생각할 수 있다. 구체적으로 설탕물에서 편광되는 이유는 수식을 써서 실험이론에서 언급하였다. 이처럼 액정분자와 비슷한 역할을 하는 설탕 분자는 그 양이 많을수록 더 편광을 잘 일으키게 되는 것이다.

참고자료

· ⑴ Fundamentals of physics 7th edition, Halliday, Resnick, Walker, 2005, p891~p897
· ⑵ 하이탑 물리 Ⅱ, 김종권, 이강석, p777~p780