[물리학 실험] 4-2 반사와 굴절의 법칙

목차

4-2 반사와 굴절의 법칙


1. 목 적

2. 이 론
A. 빛의 성질
B. 반사
C. 굴절

3. 실험 방법
A. 충전과 방전
B. 굴절의 법칙

4. 실험 결과
A. 반사의 법칙
B. 굴절의 법칙
C. 임계각 및 굴절률

5. 분석 및 토의

6. 고 찰

본문내용

전반사가 되어진다.
5. 분석 및 토의
① 위 실험에서 입사각과 굴절률의 관계를 설명하여라.
Sol) 입사각에 관계없이 일정한 굴절률을 가진다.
② 임계각이 생기는 이유는 무엇인가?
Sol) 매질을 통과할 때 굴절이 일어나다가 어느 각도 이상이 되면 전반사가 되어진다. 이 때의 각도를 임계각이라 하며, 임계각이 나타나는 이유는 매질이 다르기 때문이다.
③ 내부 전반사는 몇 ˚에서 일어나는가? 또 왜 일어나는가?
Sol) 44˚, 파동이 굴절률이 높은 매질에서 낮은 매질로 입사되었기 때문이다.
④ 오목 또는 볼록한 면에 입사한 빛은 각이 퍼지는가 줄어드는가?
Sol) 각이 퍼짐을 볼 수 있다.
6. 고 찰
이번 실험은 반사와 굴절의 법칙을 확인하는 실험이었다.
반사의 법칙을 알아내는 실험의 결과는 오차 없이 정확하게 측정이 되었다. 하지만, 위에서도 언급하였듯이 약간의 오차는 있을 수 있었다. 하지만 빛의 크기가 각도기의 1눈금차보다 약간 작은 크기로 입사되고 반사되었기 때문에 보다 정밀한 각도를 측정할 수 없었기에 오차는 없다고 무시하였다. 여기서 오목판과 볼록판의 경우 평면판과는 다르게 입사각과 반사각이 다를 것으로 예상하였으나 모두 반사의 법칙을 따른다는 것이 신기하였으며, 오목판과 볼록판에 대하여 중앙으로 들어오는 빛에 대해서는 크게 변화가 없었지만, 중심축에서 약간 빗겨나가게 되는 빛들에 대해서는 오목 같은 경우는 같은 지점으로 몰리는 경향을 보였고, 볼록의 경우에는 퍼져 나가는 경향을 보였다. 그리고 빛에 관해서도 오목과 평면은 크게 빛이 갈라지지 않았지만, 볼록 같은 경우에는 빛이 두껍게 퍼지는 경향이 있었다.
굴절의 법칙과 임계각을 찾는 실험에서도 오차는 크게 일어나지 않았다. 굴절각 1과 굴절각 2의 각도가 거의 오차 없이 동일하게 나왔으며 임계각을 측정하는 단계에서 44°와 45°사이의 각도가 측정되었지만, 각도기의 오차 범위가 1°이기에 그 사이값으로 측정을 완료하였다.
이번 실험에서는 오차가 거의 없었다. 이는 오차가 발생될 요인을 사전에 차단하였기 때문이다. 우선 빛이 슬라이드를 거쳐 정확하게 일직선상으로 입사되도록 실험 도구의 배치에 신경을 썼다. 이후 각도를 바꾸기 위해 조절장치를 돌리는 과정에서도 광학거울과 아크릴프리즘이 빛의 정중앙에 오도록 하였으며, 손으로 돌리는 과정에서도 매질의 위치 변화가 없도록 최대한의 미세한 동작으로 임하였기에 오차의 범위는 크게 줄었다고 생각된다.

키워드

물리학 실험,   반사의 법칙,   굴절의 법칙,   임계각,   굴절률