[물리]빛의 진행실험 보고서

목차

(1) 실험의 목적
(2) 배경 이론
3) 실험 장치 및 방법
Data & Results
DISCUSSION

본문내용

물이 물의 굴절률과 정확히 어떤 관계를 가지고 있을까 이에 대해 자료를 찾아보았지만 뚜렷이 제시된 것이 없었다. 다만 영향이 있었다는 것은 확실히 말할 수 있다. 아크릴도 아크릴의 종류에 따라 굴절율이 심하게 변하여 실험 장치란에 아크릴의 종류나 굴절율을 명시하였으면 더 좋은 분석을 했으리라 생각한다.
세 번째는 전반사에 대한 실험인데 결과란에 이론값과의 분석을 해놓았다.
다만 전반사 실험이나 이 이후에 쓰이는 모든 실험에서 물의 굴절율은 실험2에서 측정한 값을 이용했다. 측정한 굴절율은 발생가능한 오차를 내재하고 있는데 앞으로의 실험도 모두 동일한 오차를 내포한다면 오히려 측정값으로 하는 것이 오차 보정의 효과를 거둘 수 있기 때문이다.
네 번째는 편광판을 이용하여 빛의 편광 현상을 관찰하는 것이었다. 결과란의 그래프를 보면 대략적으로 이론식에 걸맞는 모습을 보여준다. 하지만 다른 실험들에 비해서는 큰오차가 발생했다. 우선 편광판에 칠해친 표시눈금에 의해 빛이 차단되는 현상이 있었으며, 통과된 빛에 빛검출기가 정확히 대응되지 않고 약간만 빗나가게 되도 큰 전압차이가 발생했다.
또한 편광판에 마땅한 눈금이 없어서 각도의 오차가 크게 발생했다. 편광판에 눈금이 필요할 것이라 생각된다. 편광현상은 대략 다음과 같은 원인에 의해
다섯 번째는 브루 스터각에 대한 실험 이었다.
브루스터의 각은 반사광과 굴절각이 수직일 때의 빛의 입사각이므로
으로 주어진다. 물의 굴절률이 1.33이므로 공기와 물 사이의 이론적 브루스터 각은 53.06°이다. 실험에 의해 측정된 값은 50°인데 어느정도의 오차가 발생했다. 이것은 측정 방법 자체가 정확한 값을 찾기 어렵기 때문일 것이다. 이 실험을 위해서는 빛의 입사면에 평행한 방향으로 진동하는 빛이 입사되어야 하며 빛의 입사각이 정확하게 통제되어야 한다. 또한 반사되어 나오는 빛의 세기를 잘 측정할 수 있어야 한다. 하지만 실제 실험실의 장비만으로는 이 것들을 만족시키기 어려웠다. 우선 입사되는 각을 그리 정확하다고 할 수 없다. 이것은 앞의 실험에서도 마찬가지이겠으나 앞의 실험에서는 먼저 입사각을 정한 다음에 레이저 빛샘을 그쪽으로 향하게 했으므로 오차를 줄이기가 쉬웠으나 이 실험은 굴절광은 보면서 적합한 입사각을 ‘찾는’ 것이었기 때문에 그만큼 오차가 커질 확률이 크다고 하겠다. 하지만 이것은 앞의 실험에서와 같이 각을 바꿀 때마다 주의를 기울여 빛이 정확이 물통의 중심을 향하도록 맞추어 주면 어느 정도 해결되는 문제이기 때문에 이것은 실험의 오차에 그리 큰 영향을 주지 않았을 것이다. 마지막으로 가장 큰 요인인 듯 한데, 바로 반사광의 세기를 정확하게 측정할 수 없었다는 것이다. 앞에서 밝혔듯이 굴절광이 완전히 소멸되지는 않고 어느 정도까지 약해지기만 했다. 따라서 반사광을 종이로 만든 스크린에 비추어 가면서 빛이 점점 약해지다가 다시 세어지기 시작하는 각을 찾아야 했는데 이것이 눈의 감각만으로는 알아내기 어려웠다. 다른 측정장비를 쓰기도 여의치 않았기 때문에 눈에 의존할 수 밖에 없었는데 이것이 가장 큰 오차의 원인이었던 것같다.
여섯 번째는 광섬유를 통해 빛의 속도를 추측해 보는 실험이다. 배경이론에서 살펴본바와 같이 c = nl/t 란 식을 이용하여 빛의 속도를 구해보자.
일곱 번째는 에돌이 발의 회절 현상을 검증하는 실험이었다.
문제점 개선 방안
이번 실험에서 모든 측정의 오차 발생의 요소는 플라스틱 통을 통과하지 않고서는 물의
광학적 성질을 알아 볼 수 없다는 데에 있다. 따라서 이런 경계 문제가 발생하지 않는 석영
덩어리라든지 유리덩어리와 같은 물질 중심으로 빛의 성질을 관찰하는 것이 더 좋을 것 같
다

키워드

편광,   반사각,   전반사,   브루스터각,   Brewster 각,   Malus의 법칙,   결과,   레포트