[기하광학] 굴절과 반사, 수차 등 빛과 렌즈의 특성 실험

소개글

[기하광학] 굴절과 반사, 수차 등 빛과 렌즈의 특성 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

- 실험목적

- 실험이론

- 실험장비

- 설치과정

- 실험과정

본문내용

니기 때문에 굳이 직각 프리즘을 사용할 필요는 없다.
구면수차
렌즈나 거울을 어떻게 만드느냐에 따라 빛이 한 점에서 초점을 맺지 못하거나 초점면이 곡면이 될 수도 있으며, 상이 찌그러져 보이기도 한다. 이를 렌즈나 거울의 수차라 한다.
위의 첫번째 그림처럼 거울을 구면(공의 일부를 짤라낸 단면)으로 만들 경우 거울의 중심부로 입사된 빛과 거울의 변두리로 입사된 빛이 맺는 초점의 위치는 서로 다른데 이를 구면수차라 하며, 렌즈의 경우에도 나타난다. 구면수차를 제거하는 방법은 렌즈나 거울을 비구면(예를 들면 포물면 등)으로 연마하는 방법 등이 있다.
빛의 굴절 (스넬의 법칙)
빛이 굴절률 n1 인 매질1에서 굴절률 n2 인 매질2로 진행할 때 굴절각과 입사각의 sin값의 비는 항상 일정한데 이 값을 매질1에 대한 매질2의 굴절률이라고 한다. 두 매질에 대하여 입사각이 어떠한 값을 갖더라도 sinθ1 / sinθ2의 값은 항상 일정한 값을 나타내는데 이것이 바로 스넬의 법칙이다.
n1sinθ1=n2sinθ2
빛의 반사
빛이 서로 다른 매질의 경계면에서 일부 또는 전부가 원래의 매질로 되돌아 나오는 현상을 빛의 반사라고 하며, 이 때 입사각과 반사각은 같다.
전반사
빛이 광학적으로 밀한 매질(굴절률이 큰 물질)에서 소한 매질(굴절률이 작은 물질)로 입사할 때, 입사각이 특정 각도 이상이면 그 경계면에서 빛이 전부 반사되어 버리고 굴절광선은 존재하지 않는다. 이것이 전반사이며, 전반사가 일어날 수 있는 입사각의 최소값을 임계각이라 한다.
임계각
굴절률이 큰 물질에서 작은 물질로 빛이 입사할 때, 전반사가 일어나기 시작하는 입사각.
실험장비 :
Laser Ray Box, SE-8505
Ray Optics Demo Set, SE-8506
Magnetic Display Board
13 Optical Components, including a variety of lenses and mirrors
6 Optical instrument Templates
설치과정 :
magnetic display board를 테이블 위에 세운다.
9 볼트 전원 공급장치를 Laser Ray Box의 아래 부분에 연결한다.
이 실험의 모든 성분들은 magnetic display board에 사용하기 쉽도록 자석 성질을 가지고 있으므로 보드의 원하는 위치에 올려놓고 각 실험방법에 따라 실험을 진행하도록 한다.
실험과정 :
Human Eye Model
Camera
Galileian Telescope
Keplerian Telescope
Correction of Spherical Aberration
Hartle's Circle
※ Laser Box Ray의 스위치가 따로 없는 관계로 멀티탭의 on/off스위치를 사용.
※ A부터 D까지의 실험에서는 보다 간단하게 하기 위해 세 개의 ray를 사용해도 상관없으나, E의 실험에서는 세 개의 ray를 사용할 경우 구면수차를 관찰할 수 없으므로 반드시 5개의 ray를 사용하도록 함.
F의 실험에서는 한 개의 ray를 사용하도록 함.

키워드

광학,   기하광학,   굴절,   반사,   수차,   렌즈,   근시,   빛