[결과] 영의 이중슬릿에 의한 빛의 간섭현상

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[결과] 영의 이중슬릿에 의한 빛의 간섭현상에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

평행한 방향의 전기장으로 부분적으로 편광된다.
만약 입사각이 브루스터(Brewster)각이 되면 반사파와 굴절파는 그림 2와 같이 완전히 편광되고, 반사파와 굴절파 사이의 각도가 가 된다. 즉 를 만족한다. 굴절의 법칙 을 사용하면
와 같이 브루스터각에 대한 표현을 얻을 수 있다.
※ 추가적인 이론
편광 [偏光, polarized light, polarization of light]
- 진행방향에 수직한 임의의 평면에서 전기장의 방향이 일정한 빛을 편광(polarized light)이라고 한다. 이러한 빛의 전기장의 방향으로 편광의 방향(polarization)을 구별한다. 1809년 E. L. 말뤼스가 이 현상을 발견하였다.
진공에서와 같이 전기장과 자기장이 진행방향에 수직인 빛에 대해서 진행방향에 수직한 임의의 평면에서 전기장의 방향이 일정한 빛을 편광이라고 한다. 이러한 빛의 경우에 전기장과 자기장도 서로 수직이므로 전기장의 방향을 알면 자기장의 방향도 알 수 있다. 따라서 편광의 방향에 따라서 편광을 구분할 때, 전기장의 방향을 기준으로 사용한다.
빛의 진행경로를 나타내는 직선으로 빛을 표시하는 모형(ray model)으로 설명하면 우리가 일반적으로 보는 빛은 수 많은 평행 직선(ray)들의 다발로 이루어져 있다. 두 개의 평행 직선으로 이루어진 빛을 생각하면, 이 두 직선에 동시에 수직한 임의의 평면에서 두 빛의 전기장의 방향이 같으면 편광 되어있다고 말한다.
실제로는 무수히 많은 직선 다발에 해당하는 모든 빛의 전기장의 방향이 같은 것을 의미한다. 빛의 진행방향을 나타내는 화살모양의 직선은 빛다발(light bundle)을 의미한다. 위에서 두 직선을 생각했지만 빛다발은 무수히 많은 직선이 구별할 수 없이 모여있는 것으로 보아야 한다.
태양에서 오는 자연광은 모든 방향의 전기장이 거의 균일하게 포함되어 있는 편광 되어있지 않은 빛(unpolarized light)이다. 일정한 편광의 빛만 통과시키는 필터 역할을 하는 편광자(偏光子)를 두 개 겹쳐두고 하나를 회전시켜보면 비편광의 경우에는 편광자를 통과한 빛의 세기에 아무런 변화가 없지만 편광의 경우에는 빛의 세기가 변하는 것을 볼 수 있다. 1809년 E. L. 말뤼스는 평평한 면에서의 반사광이 편광성을 가진다는 것을 창유리에서 반사된 저녁 햇빛을 방해석(方解石)을 통해서 보다가 발견하였다.
편광의 종류
편광의 종류에는 선형편광, 원형편광, 타원형편광이 있다. 또 편광과 자연광이 섞여있는 경우는 부분편광이라고 부른다.
편광의 예 & 이용
모니터 보안기 - 편광판은 기본적으로 자연광을 50%정도 차단하는 기능을 가지고 있습니다. 따라서 모니터 앞에 설치하면, 가싱광선뿐만아니라 전자기파도 일정부분 차단하는 기능을 가지고 있습니다.
LCD 모니터, 전자수첩, 손목시계, 핸드폰 화면 등 액정을 이용한 디스플레이의 경우 액정을 통과한 빛이 편광되는 현상을 이용하여 빛의 통과와 차단을 제어함으로써 화면에 원하는 것을 나타내는 방식입니다.
선글라스 - 자연광을 50% 감소시킬 뿐만 아니라 반사되어 편광된 빛을 차단하는 기능을 함께 가지고 있습니다. 그래서 운전기사들이 밤에도 선그라스를 끼는 것은 정상입니다. 밤에 자동차 헤드라이트가 눈에 직접 들어오지 않더라도 반사된 빛들을 차단함으로써 시야를 훨씬 선명하게 확보할 수 있는 것입니다.
입체안경 - 입체영화를 볼때 입체상을 만들기 위한 방법으로, 빨간색과 파란색을 이용한 방법도 있지만, 일반적으로 입체영화는 편광안경을 사용합니다. 오른쪽과 왼쪽의 편광판 구조를 수직으로 배치함으로써 두 눈이 인식하는 내용에 차이를 두어 입체감을 만드는 방식입니다.
곤충의 눈 - 벌의 경우가 대표적으로 벌의 눈은 편광판과 같은 기능을 가지고 있어 구름에 반사되거나 대기중에서 산란에 의해 편광된 빛을 인지하여, 태양의 위치를 파악하게 됩니다. 벌이 먹이가 있는 곳을 알리기 위해 8자춤을 추는 것은 유명합니다. 이 8자춤이 태양을 기준으로 추게 되는 데 태양의 위치를 파악하는 벌의 능력때문에 가능합니다.
에티엔 루이 말뤼스 [1775. 06. 23 ~ 1812. 02. 23]
- 파리 출생. 군사기술양성학교에서 공부하고, 군대생활을 하다가 발탁되어 1793년 에콜폴리테크니크에 진학했다. 1798년 공병사관으로 나폴레옹의 이집트원정에 종군했다. 1801년 귀국하여 에콜폴리테크니크의 입시심사관이 되었다.
주로 광학(光學)을 연구, 1808년 빙하석(氷河石)을 이용해, 결정의 회전에 따라 반사광의 세기가 변화하는 것을 발견하고, 이것이 반사에 의해서 빛이 한쪽으로 쏠린 것이라고 결론지었다. 이것은 T.영의 파동설(波動說)의 약점을 지적하는 결과가 되었다. 이어 1809년 직교광선군(直交光線群)이 반사굴절 후에도 직교성을 그대로 지닌다는 ‘말뤼스의 정리’를 밝혔으며, 1810년 ‘복굴절(複屈折)의 이론’을 제출했다. 이러한 업적으로 1811년 영국 왕립학회로부터 럼퍼드상(賞)을 받았으며, 종군 때의 고생이 원인이 되어 이듬해 사망하였다.
< 참고 : 인터넷 검색, 대학물리학2 - 북스힐 >
3. 실험장치
레이저, 편광자 2개, 지지대
4. 실험방법
1) 편광
① 그림 3과 같이 실험장치를 설치한다.
② 백색광선을 입사시키지 않았을 때에 광검출기에 나타나는 광도를 측정한다.
③ 백색광선 앞에 두 개의 편광자를 설치한다. 편광자를 회전시켜 광도기에 나타나는 값이 최대(편향각 = )가 되게 한다.
④ 두 편광자의 편광축 간의 각도를 변화시키면서 광검출기에 나타나는 광도를 측정한다.
2) 브루스터각 측정
① 그림 4와 같이 설치한다.
② 레이저를 사용하여 광선이 광선 테이블의 중심에 들어오도록 한다.
③ 원형 테이블을 회전시켜 반사광과 굴절광 사이의 각이 가 되도록 한다.
④ 편광판을 반사광선에 설치한다.
⑤ 반사광선의 편광판을 천천히 한 바퀴 돌리면서 광도가 0이 되는 편광판의 각도를 측정하라.
⑥ 편광판을 굴절광선에 설치한다. 굴절광선의 편광판을 천천히 한 바퀴 돌리면서 광도가 0이 되는 편광판의 각도를 측정하라.
⑦ 굴절각과 반사각의 광도가 0이 되는 편광판의 각도 차이가 가 됨을 보여라.

키워드

빛의 간섭,   토마스 영의 파동설,   영의 이중슬릿에 의한 빛의 간섭현상