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[예비보고서] 일반물리실험 - 반사와굴절의 법칙 평가B괜찮아요

Snell의 법칙실험장비품 명품명 수트랙1레이저1편광자1단일 슬릿1광학테이블1회전센서1빛 센서1반원형 투명물질1실험목적이 실험의 첫 번째 목적은 물체로부터 반사하는 빛에 대해서 반사각과 입사각 사이의 관계를 정의하는 것이다. 두 번째 목적은 반원 렌즈을 지나가는 빛에 대해서 반사각과 입사각의 관계를 조사하는 것이다.기본지식반 사광선이 평면거울에 부딪칠 때 광선은 거울으로부터 반사된다. 반사는 광선의 방향 변화를 수반한다. 광선의 방향을 표현하기 위한 규약은 광선과 거울표면에 수직으로 그려진 선의 사이각으로 표시하는 것이다. 입사각은 입사광선과 이 수직선사이의 각이다 : 반사각은 반사된 광선과 거울표면에 수직한 선 사이의 각이다. 반사법칙에 의하면, 입사각은 반사각과 같다.즉이다.굴 절굴절의 가장 일반적인 예는 공기에서 액체로 진행하는 빛의 구부러짐 현상이다. 이것은 액체 속에 잠긴 물체가 실체 위치에서 이동되어 보이게 하는 원인이다. 또한 굴절은 백색광이 프리즘을 통과하여 백색광을 구성하는 색들로 분리시키는 이유이다. 일반적으로 굴절은 빛의 파동의 법칙으로 설명되며, 이것은 빛이 매질에 따라 전파하는 빛의 속도가 다르다는 사실을 근거로 한다.굴절법칙은 입사각(매질의 경계에 수직선과 입사 광선의 사이각)과 굴절각(매질의 경계에 수직선과 굴절 광선의 사이각)의 관계를 나타낸다. Snell이 만든 이 법칙은 입사각의 sin 값과 굴절각의 sin 값의 비이며, 이 비는 입사하는 빛의 매질에서의 빛의 속도와 굴절하는 빛의 매질에서의 빛의 속도비와 같다. Snell 법칙은 매질내에서 빛의 속도 보다는 두 매질의 굴절률로 표현한다. 투명한 매질의 굴절률은 진공에서의 빛의 속도와 매질내에서의 빛의 속도비이다 :굴절률을 사용하여, Snell의 법칙은 다음과 같은 형태로 표현할 수 있다.또는실험장치 준비과정1. 아래의 사진과 같이 트랙위에 오른쪽으로부터 레이저, 편광자, 슬릿판, 회전광학대를 설치한다.(주의 : 광학대에는 회전센서와 빛센서가 고정되어 있으며, 빛센서 앞에는 측정용 광량을 조정하는 판이 놓여있다.)2. 회전광학대는 빛센서와 회전센서 측정용 슬릿이 아래의 사진과 같이 구성되어 있다.3. Xploer 측정장치에 회전센서와 빛센서를 연결한다.4. 회전광학대 위에 반원형 렌즈를 설치한다.(주의 : 반원형 렌즈설치시 반원형 렌즈의 중심에 레이저 빛이 지나가도록 하며 평평한 부분은 기준눈금에 맞게 한다.)실험절차반사1. 레이저를 켜고 레이저 빛이 슬릿을 통과하도록 조절한다.2. 반원형 렌즈의 평평한 부분을 기준으로하여 입사각이 10° 가 되도록 회전시킨다.3. Xploer 장치의 ▶버튼을 눌려 측정을 시작한다.4. 빛센서부분을 천천히 움직여 빛의 강도가 최대가 되는 부분을 찾고, 이때의 각도를 읽는다.5. 입사각 20°에 대해서 2~4과정을 반복한다.굴절1. 레이저를 켜고 레이저 빛이 슬릿을 통과하도록 조절한다.2. 반원형 렌즈의 평평한 부분을 기준으로하여 입사각이 10° 가 되도록 회전시킨다.3. Xploer 장치의 ▶버튼을 눌려 측정을 시작한다.4. 빛센서부분을 천천히 움직여 빛의 강도가 최대가 되는 부분을 찾고, 이때의 각도를 읽는다.5. 입사각 20°에 대해서 2~4과정을 반복한다.실험보고서 : Snell의 법칙학부(과)명 :학 년 :학 번 :이 름 :실 험 조번:실험결과 : 반사

공학/기술| 2007.04.09| 6페이지| 1,000원| 조회(631)

일반물리실험, 반사와굴절, sell법칙

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[일반물리실험]빛의반사와굴절

Snell의 법칙실험장비품 명품명 수트랙1레이저1편광자1단일 슬릿1광학테이블1회전센서1빛 센서1반원형 투명물질1실험목적이 실험의 첫 번째 목적은 물체로부터 반사하는 빛에 대해서 반사각과 입사각 사이의 관계를 정의하는 것이다. 두 번째 목적은 반원 렌즈을 지나가는 빛에 대해서 반사각과 입사각의 관계를 조사하는 것이다.기본지식그림 1에서 보는 바와 같이 빛이 매질 (1)과 (2)를 분리하는 표면 AB에 도달하면 일부는 매질 (1)로 돌아가고(반사), 나머지는 매질 (2)로 들어간다(굴절). 각 광선을 입사광선, 반사광선 및 굴절광선이라고 하고, 각 광선과 입사점에서 세운 수선과의 사이의 각을 각각 입사각, 반사각, 및 굴절각라고 하면 반사와 굴절에 관한 법칙은 다음과 같다.ⅰ) 반사광선과 굴절광선은 입사광선과 입사점에서 세운 수선에 의해서 만들어지는 평면 내 에 있다.ⅱ) 반사의 경우에는(1)그림 1. 입사광선, 반사광선 및 굴절광선ⅲ) 굴절의 경우에는(2)이 성립한다. 여기에서은 매질(1)에 대한 매질 (2)의 굴절률이다.광선이 광학적으로 말한 매질에서 소한 매질로 들어온다고 하자. 그림 2에서와 같이 입사각이 증가하면 굴절광선이 표면에 따라서 진행하게 되는 점 e에 도달하게 되고 그 때의 빛의 굴절각은이다. 입사각이 이 임계각보다 크면 굴절광선은 생기지 않는다. 이 현상을 전반사라고 말한다.그림 2 광원 S에서 나온 빛의 전반사를 나타낸다. 임계각은이다.임계각은 굴절법칙 식 (2)에서라고 놓음으로써 얻어진다.(3)반사면이 평면인 경우를 그린 것이 그림 3이다. 광원 O에서 A로 들어간 광선은 표면에서 반사되어 A으로 진행하고 B로 들어간 광선은 B으로 반사된다. 이들 반사광선들은 마치 광원에서 나온 것처럼 보인다.을의 상이라고 하며 거울면에 대해 대칭되는 곳에 있다.상그림 4는 반사면이 반경 r인 곡면인 경우를 보여주고 있다. 곡률중심 C는 구면의 중심이고 점는 구면갓의 정점이다. 그림 3. 평면거울에 의한 빛의 반사.와 C를 지나는 선을 주축이라고 한다. 좌표의 원점을로 택하면의 오른쪽에서 측정된 모든 양들을 +이고 왼쪽에 측정된 모든 양들은가 된다. 이들을 정리한 것이 표 1이다.그림 4. 구면에서 반사된 광선의 경로.표 1. 구면경에서의 부호 약정부호반지름 r초점거리실물점거리 p상점거리 q오목면수 렴실 상실 상볼록면발 산허 상허 상점 P에서 A로 입사한 광선은 거울면에서 반사법칙을 지키면서 반사되어 주축과 점 Q에서 교차한다. OQ=q라고 하면 각과가 작을 때 이러한 두 양들은(4)와 같은 관계를 갖는다. 이 식이 구면에서의 반사에 대한 데카르트의 공식이다. 이 표현식에서 점 A 대한 기준이 없으므로 근사법이 주어진 조건 하에서 P를 지나는 모든 입사선은 구표면에서 반사된 후에 Q를 지난다고 할 수 있다. Q를 실물 P의 상이라고 한다.일 때의 상은 식 (4)에 의해서(5)가 되어 거울로부터의 거리가되는 점 F에 있게 된다. 점 F를 구면경의 초점이라고 하며 거울로부터의 그 거리를 초점거리라고 하며로 표기되어(6)이 된다. 그러면 식 (4)는(7)인 형으로 쓸수 있다.거울의 구경이 커서 거울이 큰 경사도의 광선들을 받게 되면 식 (7)은 이미 좋은 근사식이 된지 못한다. 그러한 경우 점실물에 대응되는 명확한 점의 상이 없게 되며 상이 퍼지게 된다. 이 효과를 구면수차라고 한다. 구면수차는 제거될 수는 없으나 표면을 적절히 설계하여 어떤 위치게 대해서는 억제할 수가 있는데 이것을 수차 보정이라고 한다.광학계의 배율은 실물의 크기에 대한 상의 크기의 비로 정의된다. 즉(8)이다. 배율은 상이 실물에 대해서 직립이냐 도립이냐에 따라 정 또는 부가된다.그림 5와 같이 빛이 두께가인 양 쪽이 평행한 평면이로 한정된 매질내를 통과할 때 나가는 광선의 방향이 입사광선의 방향과 평행하나 횡적으로(9)그림 5. 빛의 굴절만큼의 변위가 있게 된다.실험장치 준비과정1. 아래의 사진과 같이 트랙위에 오른쪽으로부터 레이저, 편광자, 슬릿판, 회전광학대를 설치한다.(주의 : 광학대에는 회전센서와 빛센서가 고정되어 있으며, 빛센서 앞에는 측정용 광량을 조정하는 판이 놓여있다.)2. 회전광학대는 빛센서와 회전센서 측정용 슬릿이 아래의 사진과 같이 구성되어 있다.3. Xploer 측정장치에 회전센서와 빛센서를 연결한다.4. 회전광학대 위에 반원형 렌즈를 설치한다.(주의 : 반원형 렌즈설치시 반원형 렌즈의 중심에 레이저 빛이 지나가도록 하며 평평한 부분은 기준눈금에 맞게 한다.)실험절차반사1. 레이저를 켜고 레이저 빛이 슬릿을 통과하도록 조절한다.2. 반원형 렌즈의 평평한 부분을 기준으로하여 입사각이 10° 가 되도록 회전시킨다.3. Xploer 장치의 ▶버튼을 눌려 측정을 시작한다.4. 빛센서부분을 천천히 움직여 빛의 강도가 최대가 되는 부분을 찾고, 이때의 각도를 읽는다.5. 입사각 20°에 대해서 2~4과정을 반복한다.굴절1. 레이저를 켜고 레이저 빛이 슬릿을 통과하도록 조절한다.2. 반원형 렌즈의 평평한 부분을 기준으로하여 입사각이 10° 가 되도록 회전시킨다.3. Xploer 장치의 ▶버튼을 눌려 측정을 시작한다.4. 빛센서부분을 천천히 움직여 빛의 강도가 최대가 되는 부분을 찾고, 이때의 각도를 읽는다.5. 입사각 20°에 대해서 2~4과정을 반복한다.실험보고서 : Snell의 법칙학부(과)명 :학 년 :학 번 :이 름 :

자연과학| 2006.11.27| 8페이지| 1,000원| 조회(908)

굴절, 일반물리실험, 반사

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