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빛의속도 측정

빛의 속도 측정예비레포트이의삼 조교님물리학과52091289위성만1. 실험 목적빛의 속도는 자연을 이해하는데 있어 매우 중요하고도 흥미로운 상수의 하나이다. 빛은 실험실의 레이저든지 아니면 멀리 떨어진 별들로부터 발생되는 것이든 관계없이 어디서나 일정한 속도로 움직인다. 뿐만 아니라 관측자나 광원의 상대운동에도 무관하게 일정하여, 이는 아인슈타인(A.Einstein)에 의해 상대성이론을 만들어 내는 중요한 근거가 되었다. 이렇듯이 빛의 속도가 과연 일정한지 아니면 상대운동에 따라 변하는지를 포함하여, 속도 그 자체를 정밀하게 측정하는 것이 17세기 갈릴레오 이후 현재까지 물리학계의 주된 관심사였다. 지금은 상대성원리의 여러 결과가 거의 완벽하게 확인되고 있기 때문에, 아인슈타인이 빛의 속도가 진공 중에서는 일정한 값을 갖는다고 가정했던 것은 정당하다고 인정되고 있다. 빛의 속도를 측정한 방법 중에서 푸코의 방법이 상당히 정확한 편이다. 빛의 속도를 단지 진공에서3.0 TIMES 10 ^{8}m/s로만 알고 있을 것이 아니라 직접 빛의 속도를 측정해보면서 빛의 엄청난 속도감을 직접 느낄 수 있을 뿐만 아니라, 정확한 실험이 하기 어려운 실험인 만큼 실험을 하는 자세, 실험의 요령들을 숙지할 수 있는 기회가 될 수 있을 것이다.2. 실험방법회전거울을 사용하여 빛의 속도를 측정한다. 회전거울의 속도를 서서히 증가시켜 매우 빠르게 회전 시키면 거울에서 반사되어 되돌아온 빛은 회전거울이 느리게 돌 때 반사된 점으로 되돌아오지 않고 빛이 거울에 반사되어 돌아오는 시간 동안 회전거울의 각이 조금 변해서 다른 곳으로 되돌아 올 것이다. 이것을 이용하여 공기 중에서의 빛의 속도를 측정한다.3. 실험내용가. 빛의 속도 측정의 역사옛날의 천문학자들은 속도가 무한한 것으로 생각하여 멀리 떨어진 별들에서 일어나는 사건은 즉각 관측된다고 믿었다. 그러나 한편으로는 빛의 속도가 유한할지 모른다고 생각한 몇몇의 사람들이 있었다. 그중 이탈리아의 위대한 물리학자인 갈릴레이(G.Galileo)보고 덮개를 벗기기 까지는 기본적으로 시간이 걸리는 일이기 때문에, 그것을 모를 리 없는 갈릴레오는 같은 실험을 조수와의 거리를 변화시켜가며 그때마다 되돌아오는 시간차의 차이를 가지고 빛의 속도를 알려고 하였다. 그러나 그 차이가 거의 드러나지 않아서, 빛의 속도는 거의 무한하다는 결론만 얻게 되었다.(1667년)최초로 빛의 속도를 유한한 값으로 구한 사람은 덴마크의 천문학자인 뢰머(O.C.Romer)였다. 목성의 한 위성에 대한 관측을 계속하던 중, 목성의 위성이 목성과 지구의 사이에 정렬하는 주기가 지구가 목성을 향하여 다가갈 때와 멀어져 갈 때에 따라 달라진다는 것을 알아내었다. 이러한 현상을 뢰머는 빛의 속도가 유한하다는 가정 하에 설명하였고 또한 빛의 속도도 구할 수 있었다. 그 속도는2.1 TIMES 10 ^{8}m/s 로 실제의 값보다 1/3정도 작은 값이다. 이 오차는 그 당시의 천문학에서의 거리측정의 부정확성 때문이었다.(1675년)1849년 프랑스의 피조(A.H.L.Fizeau)는 빛의 속도를 직접적인 방법으로 측정하였다. 그는 빨리 회전하는 톱니바퀴 앞에서 광선을 톱니부분으로 비추어 그 광선이 회전하는 톱니에 의해 단속적으로 차단되어 펄스 형태로 발사되도록 하였다. 이 광선은 이로부터 8.63km 떨어진 지점에 있는 거울에 의해 반사되어 되돌아오고 역시 톱니바퀴를 통과하여 눈으로 관측할 수 있게 하였다. 그러나 톱니바퀴의 회전속도가 적당치 못하면 빛이 차단되어 볼 수가 없고, 단지 회전하는 톱니바퀴의 골 부분을 잘 통과한 빛이 되돌아 왔을 때 다시 골을 만나면 눈으로 빛을 관측할 수 있게 된다. 톱니바퀴의 회전속도를 변화시켜 가며 빛을 관측하여 톱니산의 개수, 회전속도, 빛이 진행한 거리로부터 빛의 속도를 쉽게 구할 수 있어서,3.15 TIMES 10 ^{8}m/s라는 상당히 그럴듯한 결과를 내었다.역시 프랑스의 물리학자 푸코(J.B.L.Foucault)는 1850년대 이래로 피조의 측정방법을 개량하여, 톱니바퀴 대신에 거울을 회전시켜서 더0 ^{8}m/s 라는 값을 얻을 수 있었다.나. 푸코의 방법에 의한 빛의 속도 측정 원리실제 본 실험에서는 푸코에 의해 1862년 개량된 방법을 그대로 따른다. 그림 1이 바로 푸코의 실험장치의 구성이다. 모든 장치는 잘 정렬되어 있고 회전거울도 정상적인 상태로 회전하고 있다. 헬륨-네온 레이저에서 나오는 가느다란 광선은 렌즈 L1에 의하여 s지점에서 집속되어 하나의 점광원 상(image)을 형성한다.그림 1. 푸코의 방법에 의한 빛의 속도 측정법렌즈 L2는 s점의 영상(점광원으로 생각할 수 있음)이 회전하는 거울(RM)에 반사되고, 또한 멀리 떨어져 있는 고정 구면거울(Fixed Mirror : FM)에서 반사된 후 s점으로 다시 되돌아 올 수 있도록, 잘 조정되어 있다.반사를 거친 s점의 영상을 현미경에서 관측할 수 있도록, 렌즈 L2와 s점 사이에 반은 도금된 거울(Beam-splitter)이 그림과 같이 설치되어 있다. 반은 거울에 반사된 영상이 바로 s'이다.만일 회전거울 RM이 느린 속도로 회전을 하여, 위의 상황에서 조금 회전을 한 후라 하면 회전거울에 반사된 빛은 FM의 조금 다른 지점에 도달하여 반사될 것이다.그러나 고정거울은 적당한 곡률을 가지고 있어서, 반사된 빛은 오던 길을 따라서 다시 회전거울로 정확히 되돌아간다. 이때 회전거울은 매우 천천히 회전하므로 빛이 되돌아오는 동안에 위치가 거의 변하지 않았을 것이고, 그대로 다시 반사되어 여전히 상은 s나 s'지점에 맺힐 것이다.이제 회전거울의 속도를 서서히 증가시켜 나중에는 매우 빠르게 회전 시킨다고 생각하자. 회전거울의 회전 속도가 빠르면 고정거울에서 반사되어 되돌아온 s점의 점광원은 더 이상 바로 그 s점에서나 s'점에서 상을 형성하지 못할 것이다. 이는 거울의 회전 속도가 빨라서 빛이 되돌아오는 사이에 회전거울의 각이 조금 변해버리기 때문이다.빛의 속도를 정확하게 계산할 수 있기 위해서는 이때의 상이 벗어나는 정도와 빛의 속도와의 관계를 정확하게 알 필요가 있다. 상의 변위는 또한 실나온 광선과phi각을 이루고 있을 때의 광선의 경로를 나타낸 그림이다. 회전거울에서는 입사하는 광선에 대해2phi 각으로 반사되어 고정거울의 S지점에 도달할 것이다. 그러나 S지점에서 반사된 빛이 회전거울에 도달하였을 때에 거울은DELTA phi 만큼 회전하여 회전거울과 광선은phi - DELTA phi 각으로 입사하게 되고, 역시 그 각도로 반사하므로 입사광선과 반사광선은 이제2 phi -2 DELTA phi 을 이루게 된다. 즉 거울이 회전을 하지 않고 있을 때 형성될 상에 비하여 반시계방향으로2DELTA phi 만큼 벗어나게 되는 것이다.{1} over {f} = {1} over {A} + {1} over {B+D} 실험에서 현미경으로 이렇게 벗어난 각도를 구할 수 있다. 현미경에는 실제로 상이 옮겨 간 거리를 알 수 있으므로, 그 거리를DELTA s라 하여 이것과의 관계를 세워보자.2DELTA phi 만큼 꺾어진 광선은 볼록렌즈 L2에 의해 굴절된 후에 반은 거울을 통하여 현미경으로 들어가므로, 이 볼록렌즈의 초점거리를 알아야 한다. 볼록렌즈 L2의 초점거리는 그림 1을 보면 쉽게 계산할 수 있다. 그림 1에서 s점의 점광원이 볼록렌즈를 거친 후에는 고정거울 FM에서 집속되어 상을 형성하는 것을 알 수 있다. 그러므로 초점거리f는 렌즈와 상과 광원사이의 거리 사이에 다음의 관계가 성립한다.(1)그림 3. 식 전개에서 사용한 수치들로서 그림은 실제의 축적에 비하여 과장되어 있다. 여기서2DELTA phi 만큼 꺾인 광선이 볼록렌즈 L2에 의해 다시 보다 작은 각도로 굴절되고 있다. s점은 거울이 회전하지 않을 때 상이 맺히는 지점이고 거울이 빠르게 회전함에 따라 그곳에서DELTA s떨어진 지점으로 상이 이동한다.한편 그림 3에 나타낸 것처럼, 초점거리 이내에 있는 한 지점(여기서는 회전거울 RM 위의 지점)에서2DELTA phi 각도를 가지고 발생된 두 광선이 볼록렌즈를 지난 후 렌즈로부터A만큼 떨어진 지점 s에 도달했을 때 벌어지는 거리DELTA s는 , 상의 이동거리DELTA s는 실제의 거리로 그대로 측정된다. (2)식과 (3)식을 이용하여 정리하면c= {4AD ^{2} omega } over {(B+D) DELTA s}(4)이 식에서 우변에 나오는 값들은 실제 실험에서 측정할 수 있으므로 빛의 속도c는 그것들로부터 구할 수 있다.다. 빛의 속도 측정 장치 설명그림 4. 광학대위에 렌즈와 현미경, 회전거울 등을 설치한다.?설치가 완료된 측정 장치들1) 헬륨-네온 레이저(Laser)?레이저는 한 가지 색을 가지고 있는 순수한 빛으로 직진성이 강하다. 보통의 빛은 렌즈를 써서 아주 가늘게 만들 수 있기는 하지만 곧 크게 퍼져 버린다. 그러나 레이저는 좁고 긴 관을 수만 번 왕복한 빛이기 때문에 멀리까지 갈 수 있는 상태로 아주 잘 빚어져서 거의 퍼지지 않고 직진하게 된다. 보통의 빛은 여러 가지 파장, 즉 여러 가지 색의 빛이 섞여 있지만 레이저는 거의 단일한 파장을 갖는 순수한 빛을 방출하게 된다. 편광판을 통과하면 레이저 세기가 약해지지만, 직접 몸에 맞으면 안 좋다.2) 편광판(Polarizers)?레이저를 편광 시켜 레이저의 밝기를 조절할 수 있게 한다. 편광 각도를 원하는 대로 조절 할 수 있게 되어 있다.3) 렌즈(Length lens)?L1의 위치는 상 측정용 현미경에 맺히는 상의 초점과 관련이 있고, L2의 위치는 구면거울에 미치는 광원상의 초점과 관련이 있다. 그러므로 L1, L2의 위치에 따라서 좋은 상을 얻을 수 있고 없고가 결정된다.4) 상 측정용 현미경(Measuring Microscope)?배율 90배로, 마이크로미터가 붙어 있는 스테이지에 장착되어 있다. 밑에는 삼각형의 프리즘 두개를 마주 보게 해놓은 빔 분리기가 들어 있어 되돌아오는 빛의 반을 현미경으로 관측 할 수 있도록 되어 있다. 그리고 화면 가운데에 가는 눈금이 길게 새겨져 있어서 상을 쉽게 가운데에 맞혀 넣을 수 있다. 상이 이동하면 마이크로미터의 손잡이를 돌려 상을 따라가서, 다시 가운데 눈금에 맞추고 이때 이동한 거ch)

자연과학| 2014.05.16| 13페이지| 1,500원| 조회(278)

빛의속도, 빛의속도 측정, 뢰머의 빛의속도 측정

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도자이야기와 인성

도자기는 인류가 농경생활을 시작하면서 인류가 처음 만든 저장소입니다. 물론 그때는 단순한 흙으로 만들어졌기 때문에 작은 충격에도 쉽게 부서지고 또한 곡식을 오랜 기간 저장하기 힘들었다. 도자기는 아시아, 중앙아시아, 유럽 이 세 곳을 중심으로 발달했습니다.유럽은 왕실만이 쓸 수 있게 화려하고 파란 바탕을 도자기 주변에 발라 고급스러움 쪽으로발전했고, 중앙아시아는 도자기를 대량으로 구울 수 있는 기술로 발전했으며 아시아는 각 나라마다 다양하게 변형 시켜왔습니다. 도자기는 굽는 온도와 방식에 따라 질이 결정 된다. 도자기의 강도를 높이기 위해 태울 때 나오는 숯이 도자기에 달라붙게 하여 겉을 단단하게 만들었다. 유약을 발라 빛깔과 강도 보존기간을 강화했다. 나무를 태워서 굽는 도자기인지라 온도를 높게 구우면 구울수록 강도가 세지고 도자기의 질이 높아집니다. 처음에는 600~700˚c 정도 가마를 변형시켜 1000˚c 이상까지 올리게 되었고,우리나라는 1200˚c까지 가마의 온도를 높였다. 이런 기술 때문에 청자가 나올 수 있게 된 배경이 되었다.우리나라의 도자기는 생활용, 특수용, 미술용 등으로 나뉜다. 일반용은 일상생활에 쓰는 용기로 간단하면서단단하게 제작을 하였다. 백자가 대표적인데 백자는 굽는 온도가 낮고 오랜 시간 굽습니다. 물론 내부는 약하지만 외부는 강하기 때문에 식기로는 안성맞춤이다.특수용은 독, 항아리 등입니다. 이런 커다란 특수용 도자기는 중간온도 800~1000˚c에서 굽습니다. 이런 특수용 도자기는 숨을 쉰다고 할 정도로 미세한 구멍이 많습니다. 흙도 다르고 제작방법도 다르고 굽는 방법도 모두 다르기 때문입니다.미술용은 가장 하이 퀄리티를 자랑하는 최상급 도자기 입니다. 물론 술을 마시기도 하지만 미술품이나 관상용으로 만든 도자기 입니다.이런 도자기는 도공의 도자기 만드는 기술과미적 감각을 요구하기 때문에 실력이 출중한 장인이 아니고서야 만들 수 없는 아주 고가의 작품이다. 그 중에서 청자가 유명한데 아직까지 청자의 빛을 어떻게 만들어내는지 알아내지도 못했고 그 오묘한 빛을 만들어 낸 도자기는 우리나라에만 있습니다.위에 그림은 고려 청자의 전성기인 12세기경에 만들어진 청자 주전자인 청자 구룡형 이다.높이 17㎝, 밑지름 10.3㎝, 굽 지름 9.9㎝. 연꽃 위에 앉아있는 거북을 형상화했는데 물을 넣는 수구(水口), 물을 따르는 부리, 몸통, 손잡이로 구성되어 있다.얼굴 모습은 거북이라기보다 오히려 용에 가깝다. 이마 위의 뿔과 수염, 갈기, 눈, 이빨, 비늘 등이 모두 정교하면서도 부드럽게 숙련된 솜씨로 만들어졌다. 두 눈의 눈동자는 검은색 안료를 사용하여 점을 찍었으며, 아래와 위의 이빨은 가지런하게 표현되어 있다. 목과 앞 가슴의 비늘은 음각했으며, 발톱은 실감나도록 양각해 놓았다.등에는 거북 등 모양을 새겨 그 안에 왕(王)자를 써 넣었고, 등 뒤로 꼬아 붙인 연꽃줄기는 그대로 손잡이가 되도록 만들었다. 거북 등 중앙에는 섬세하게 표현된 작은 연꽃 잎을 오므려 그곳에 물을 담도록 되어있다. 유약은 회청색으로 은은한 윤기가 흐른다.섬세하고 정교하게 표현된 거북의 모습은 우아한 비취색과 함께, 당시 유행한 동·식물 모양을 모방해서 만든 상형청자의 아름다움을 보여주는 좋은 작품입니다.다음 위 그림은 청화백자매죽문호 라고 하는대 이 자기는 높이 41㎝, 입 지름 15.7㎝, 밑지름18.2㎝. 아가리는 안쪽으로 약간 오므라들었고 어깨는 둥글게 팽창하였으나 몸체 아랫부분에서 잘록하였다가 살짝 외반 된 조선 전반기의 대표적 형태의 항아리이다. 아가리에는 맨 위쪽에 두 줄의 가로선을 그리고 그 아래에 화문과 겹원문을 번갈아 그려 넣었고 그 아래로 한 줄의 가로선을 그었다. 목의 바로 아래에는 매우 장식화된 화려한 연판문대를 둘렀는데 이와 꼭 같은 문양 대를 몸체의 맨 아래 굽의 바로 윗부분에도 배치하였다. 중심 문양으로는 매화와 대나무가 전면에 그려졌는데, 서로 교차하는 매화 가지와 그 사이사이의 대나무 표현 등이 세밀하고도 뛰어난 수법으로, 회화적이면서 사실적으로 그려졌다. 특히 윤곽을 먼저 그리고 그 안에 색을 칠하는 구륵진채법이 돋보인다. 그러나 문양배치와 소재에서 명나라 청화백자의 영향을 감지할 수 있다. 청화안료의 발색은 대체로 밝은 청색을 띠지만 부분적으로 농담을 조절하여 나타내고자 하는 대상의 특성에 맞추어 적절히 응용하였다. 기벽은 두껍고 유조(釉調)는 광택이 있어서 담청색 백자 태토가 곱게 드러나는 가운데 문양 표현기법과 청화안료의 발색, 그리고 형태 면에서 아름다운 항아리이다. 굽 아래에는 가는 모래를 받쳐 구웠으며 이와 같은 항아리는 초기에 관료가 있었던 경기도 광주지역의 도마리·무갑리 등의 가마에서 제작되었을 것으로 추정된다고 한다.

인문/어학| 2014.05.16| 5페이지| 1,500원| 조회(304)

인성, 도자이야기와 인성, 도자이야기

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홍채인식

홍채인식호홍채 인식 이란? 채홍채패턴 인식의 특징 및 장점 홍홍채패턴 인식의 확대/보급의 문제점 홍홍채 인식 작동 과정 홍홍채 인식 시스템의 구성 홍홍채 인식 시스템 제품 소개영상 작동영상목차사람마다 고유한 특성을 가진 안구의 홍채 정보를 이용해 사람을 인식하는 기술 또는 그러한 인증 체계 지문보다 많은 고유한 패턴을 가지고 있고, 안경이나 렌즈를 착용해도 정확히 인식할 수 있으며, 비 접촉 방식이라 거부감이 없는 것이 장점이다.홍채 인식 이란??이 부분이 홍채 입니다.홍채인식은 사람마다 각기 다른 홍채의 특성을 정보화해 이를 보안용 인증기술로 응용한 것이다. 즉, 홍채의 모양과 색깔, 망막 모세혈관의 형태소 등을 분석해 사람을 식별하기 위한 수단으로 개발한 인증방식으로, 1980년대에 미국에서 처음으로 소개되었다. 홍채 카메라가 사용자의 홍채를 사진으로 이미지화한 뒤, 홍채 인식 알고리즘이 홍채의 명암 패턴을 영역별로 분석해 개인 고유의 홍채 코드를 생성한다. 마지막으로 홍채 코드가 데이터베이스에 등록되는 것과 동시에 비교 검색이 이루어진다.홍채 인식 이란??지문보다 많은 고유한 패턴을 가지고 있고, 안경이나 렌즈를 착용해도 정확히 인식할 수 있으며, 비 접촉 방식이라 거부감이 없는 것이 장점이다. 또 처리 속도가 길어야 2초 정도밖에 걸리지 않아 지문이나 망막인식기술보다 한 단계 진보한 생체인식기술로 평가 받는다. 적용범위는 출입통제, 근태관리, 빌딩통합시스템, 금융자동화기기, 컴퓨터보안 분야, 전자상거래 인증, 공항정보 시스템 등 다양하다.홍채 인식 이란??홍채패턴 인식의 특징 및 장점1. 풍부한 특징변수 - 홍채패턴의 경우 1078가지 이상의 고유패턴, - 지문의 경우는 약 1010 가지의 고유패턴. 2. 불변성 및 유일성 - 생체학적으로 생후 18개월 이후 완전하게 홍채 패턴이 완성, - 평생 변하지 않음. 3. 사용 편의성 - 비 접촉 방법으로 홍채이미지를 확보, - 안경, 렌즈를 착용하여도 정확한 인식. 4. 위조 및 도용 불가능 - 사진, 비디오 등의 과학적 방법으로도 위조가 불가능함.홍채패턴 인식의 특징 및 장점비교항목홍 채얼 굴지 문서 명목소리지정맥정확성Very HighMediumHighMediumMediumHigh편의성MediumHighHighHighHighHigh공격강인성Very HighMediumHighMediumMediumHigh친근성MediumHighMediumHighHighMedium불변성HighMediumHighMediumMediumHigh항 목홍 채지 문얼 굴목소리오인식율0.00000780.01~0.050.05~0.10.095인증속도0.5~1초1초1초18초위변조 가능성거의 불가능가능가능가능기술난이도GoodCommonUnstableUnstable홍채패턴 인식의 확대/보급의 문제점- 원천특허 보유사인 미국의 L1 (이리디언)사의 기술독점으로 일반상품 개발이 불가 - 상기 시스템이 특정인종의 홍채 색에 따른 인식불가 - 소형화 불가 및 비경제성 등의 이유로 확산에 어려움이 있었음. ※ 하지만 현재는 기술의 발달 등으로 많이 개선되어 많이 상품이 나오는 중홍채인식 시스템의 작동 원리① 카메라를 통해 눈의 위치를 파악 8~25 Cm 거리에서 홍채 인식기 중앙에 있는 거울에 사용자의 눈이 맞춰지면 적외선을 이용한 카메라가 자동으로 줌/포커스 조정 ② 홍채 이미지 확보 홍채 카메라가 사용자의 홍채를 흑백 디지털 사진으로 이미지화 안경, 렌즈의 영향을 받지 않으며 야간에도 정확하게 이미지화 ③ 홍채 패턴을 추출 혁신적인 홍채 인식 알고리즘이 홍채의 명암패턴을 8개의 원형으로 구분, 각 영역을 분석하여 개인 고유의 홍채 코드(Iris Code) 생성 (256 Byte 홍채코드 와 256 Byte의 Control 코드로 이뤄짐) ④ 홍채 코드의 데이터 베이스 등록 및 비교 검색홍채 인식 시스템의 구성영상 출입통제 및 근태관리용 홍채인식 시스템 'TRUE EYE ACCESS' http://www.youtube.com/watch?v=5CNmo2ZfQog 홍체인식 영화 장면 http://www.youtube.com/watch?v=m8U8MVgfNMw홍채 인식 시스템 제품 소개영상 작동영상{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2014.05.16| 11페이지| 2,000원| 조회(232)

홍채, 홍채인식, 인식시스템

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