일반물리학실험스넬의 법칙
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소개글

일반물리학실험스넬의 법칙에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

4.70%
48
31
1.44
3.36%
실험 2) 프리즘
에서 =1, =40° 이므로 프리즘의 굴절률 이다.
빨강색에 대한 프리즘의 굴절률 이다.
초록색에 대한 프리즘의 굴절률 이다.
보라색에 대한 프리즘의 굴절률 이다.

굴절각(°)
굴절률
상대오차
빨강
60
1.35
9.40%
초록
65
1.41
5.37%
보라
70
1.46
2.01%
실험 3) 완전 반사
굴절각이 90°일 때의 입사각을 (임계각)라고 하면, ---> 이다. (여기서 공기의 굴절률 =1이다.)
빨강색에 대한 프리즘의 굴절률 이다.
초록색에 대한 프리즘의 굴절률 이다.
보라색에 대한 프리즘의 굴절률 이다.

임계각(°)
굴절률
상대오차
빨강
40
1.56
4.70%
초록
41
1.52
2.01%
보라
42
1.49
0.00%
실험 4) 볼록 렌즈와 오목 렌즈
<렌즈 중심으로부터 초점(연자선의 교차점)까지의 거리>
볼록 렌즈 : 16cm
② 오목 렌즈 : 9cm
렌즈 종류
렌즈중심에서 초점까지 거리
상대오차
볼록 렌즈
16cm
14.29%
오목 렌즈
9cm
35.71%
7. 결과에 대한 논의
실험 1의 그래프를 보면 입사각이 증가할수록 굴절각이 증가함을 알 수 있다. 그리고 기울기는 임을 알 수 있다. 이를 통해 이미 알고 있던 스넬의 법칙 이 성립함을 실험을 통해 확인 할 수 있었다.
실험 2에서 빨강색 빛이 보라색 빛보다 굴절률이 작았다. 이도 역시 스넬의 법칙 에서 빨강색 빛이 보라색 빛보다 파장이 길기 때문에 굴절률이 작음을 확인 할 수 있다.
실험 3에서는 실험 2와 달리 빨간색 빛이 보라색 빛보다 굴절률이 크게 나왔다. 원래는 스넬의 법칙에서 공기의 굴절률 =1이므로, --> 으로 빨강색 빛이 보라색 빛보다 임계각이 크기 때문에 굴절률이 작아야 했지만 측정 오류 등의 오차로 인해 확인할 수 없었다.
실험 4에서는 볼록 렌즈와 오목 렌즈를 이용한 초점 위치를 알 수 있었다. 볼록 렌즈의 경우 평행한 빛을 모으는 성질이 있기 때문에 초점이 볼록렌즈 앞쪽에 있지만, 오목렌즈의 경우 평행한 빛을 퍼지게 하는 성질이 있기 때문에 오목렌즈의 뒤쪽에 초점이 생긴다는 것을 알 수 있다.
이번 실험값에서 프리즘의 굴절률이 이론값인 1.49와 차이가 있었고 볼록렌즈와 오목렌즈의 초점 거리도 이론값인 14cm와 차이가 있었다. 이 이유에 대해 분석해본 결과
첫 번째, 백생광 한줄기 빛이 흰 종이에 비춰 질 때 두께가 두꺼워 정확하게 중심을 찾아 선을 잇지 못했던 점
두 번째, 수직선을 그려줄 때 각도를 정확하게 재지 못하고 오차가 생긴 점
세 번째, 실험 3에서 보라색 전반사->초록색 전반사->빨간색 전반사를 순서로 실험이 진행하는 중 각각의 색깔을 전반사 시켜줄 때마다 색의 경계가 모호하여 측정하기 어려웠던 점
네 번째, 볼록렌즈와 오목렌즈의 초점을 잴 때 두 렌즈의 중앙을 정확히 맞춰서 거리를 재지 않은 점
다섯 번째, 오목렌즈의 경우 볼록렌즈와 달리 초점이 눈에 보이지 않고 따로 그려줘야 해서 측정의 오류가 생긴 점
여섯 번째, 렌즈가 광원과 가까울 때 실험결과의 기록이 어려워 잘못된 점
일곱 번째, 렌즈가 고정되어 있지 않고 움직였기 때문에 정확한 빛과 렌즈의 모양을 그리기 힘들었던 점
이렇게 총 7가지의 원인을 찾을 수 있었다.
8. 결론
이번 실험은 백색광과 프리즘을 이용해 프리즘의 굴절률과 빨강, 초록, 보라의 세 가지 빛의 굴절률을 측정하여 그 결과를 바탕으로 스넬의 법칙을 이해하는 실험이었다. 빛의 파장이 길수록, 임계각이 클수록 굴절률이 작다. 입사각, 굴절각을 통해 굴절률을 측정하는 데에 있어서 오차가 생겼다. 이러한 오차를 줄이기 위해 결과에 대한 논의에서 언급한 원인을 주의하여 측정하여야 한다. 오차의 원인은 측정의 오차 외에도 외부요인이 있는데 예를 들면 광원의 세기가 약한 점, 실험실 내에 암실이 완벽하게 어둡지 않았던 점을 들 수 있다. 빛의 경로를 좀 더 정확하게 측정할 수 있게 강한 빛을 내는 광원을 쓰고, 실험실도 빛을 정확하게 관찰하기 위해서 좀 더 암실효과를 나타낼 수 있도록 바꾼다면 좀 더 정확한 값을 얻을 수 있을 것이다.
9. 질문 및 토의
입사각(°)=
굴절각(°)=
굴절률
40
27
1.42
48
31
1.44
실험 1에서 각각의 입사각에 대한 굴절률을 스넬의 법칙을 이용하여 계산하고, 굴절률에 대한 불확도를 오차의 전파를 이용하여 구해 보자.
- 에서 공기의 굴절률 =1, 아크릴 사각 프리즘의 굴절률 이다. 굴절률의 평균값은 1.43이다.
의 오차==0.0175, 오차백분율=오차/평균값=
의 오차==0.0175, 오차백분율=오차/평균값=
의 오차백분율==0.0440
불확도=1.43±0.0440
완전 반사를 이용한 장치에는 어떤 것들이 있는지 알아보자.
-완전 반사를 이용한 장비로는 광섬유가 있다. 중심부에는 굴절률이 높은 유리, 바깥 부분은 굴절률이 낮은 유리를 사용하여 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 한 광학적 섬유이다. 광섬유 안의 구조는 이중으로 되어 있어 빛이 한번 입사되었을 때 전반사가 일어나면 그대로 빛이 밖으로 나가는 게 아니라, 광섬유 벽에서 다시 한 번 전반사가 일어나는 구조이다. 에너지 손실이 매우 적어 송수신하는 데이터의 손실률도 낮고 외부의 영향을 거의 받지 않는다는 장점이 있다. 코어와 클래드 구조의 광섬유는 빛을 통과하는 핵심 부분인 코어의 굴절률보다 빛이 밖으로 나가지 못하게 하는 차단층인 클래드의 굴절률을 약간 작게 하여 코어에 입사된 빛이 굴절률이 다른 코어와 클래드의 경계면에서 전반사를 반복하면서 전파한다.
10. 참고문헌 및 출처
1.일반 물리학 실험(제4판)
페이지/p.289~293(ch31. 스넬의 법칙)
저자/대학교 물리학교재편찬위원회
펴낸곳/청문각
2.http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1064966&cid=40942&categoryId=32227
3.http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=846300&cid=42346&categoryId=42346
4.일반물리학 실험실
5.네이버 블로그_오목렌즈 볼록렌즈 초점거리 그림
  • 가격1,500
  • 페이지수10페이지
  • 등록일2019.09.01
  • 저작시기2018.12
  • 파일형식한글(hwp)
  • 자료번호#1110114
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