[화학공학 실험] 브루스터(Brewster)의 법칙 - Polarization of light-Malus\'s law, phase plate Brewster Angle , Total internal Reflection

목차

1. 제 목
2. 실험날짜
3. 목 적
4. 실험장치
5. 방 법
6. 이 론
▷ 편광
▷ 편광의 종류
▷ 편광의 세기
▷ Brewster angle
▷ Malus law
▷ 편광자
▷ 검광자
▷ 위상 지연판
▷ 복굴절
7. data
8. 결과 및 분석
▷ Malus law
▷ 위상지연판
▷ Brewster angle
9. 고 찰
10. 참고문헌

본문내용

들었을 경우, 위와 같은 형태가 나왔다.
λ/2 위상 지연판을 사용한 것으로 위상차이가 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이러한 위상 차이가 나타나는 이유는 λ/2 위상지연판은 레이저에 의해 λ/2 plate를 지나 위상차가 생기면서 광이 -90°로 변하기 때문이라는 것을 알 수 있었다
[2] 위상지연판 [ /4 ]
위 그래프는 λ/4 위상 지연판을 사용해서 측정한 값을 그래프로 나타낸 것으로 약간의 오차로 인해서 완벽한 형태의 그래프가 나오지는 않았지만 일부 각도에서 위상차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
이러한 위상차이는 λ/4 위상지연판은 레이저에 의해 λ/4 plate를 지나 위상차가 생기면서 원편광으로 변한다는 것을 알 수 있었다.
▷ Brewster angle
평균값
각도
광도
10
0.845
20
0.445
30
0.34
40
0.14
50
0.05
56
0
60
0.34
70
1.525
80
1.63
90
0
laser의 광원과 유리판이 수직이 되게 위치시킨 뒤 이 각을 0o로 잡고 기준으로 이 상태에서 시계 방향으로 10o씩 유리판을 회전하면서 동일한 거리에서 반사되는 빛의 광도를 측정하였다. 왼쪽의 값은 1차와 2차를 통한 평균값으로 두 번의 측정과정에서 약간의 오류가 있었는데 이것은 일정한 거리를 유지하지 못한 탓에 생긴 오류라고 생각되었다.
처음에는 광도가 낮아지다가 55°, 56° 쯤에서 광도가 0인 것을 확인할 수 있었다.
이때의 각도가 Brewster angle이며, 이 각도를 지나고 난 뒤에는 다시 광도가 올라가는 것을 확인할 수 있었다.
9. 고 찰
첫 번째 실험인 Malus law 실험의 경우 비편광이 편광판과 ∂의 각도로 입사하여 투과할 때 투과 후 평행성분의 진폭 은 Ey = Ecos∂로 즉, 빛의 세기는 진폭에 비례하므로 cos θ의 제곱법칙을 이용하여 [ I 〓 I0 cos2θ ]식인 Malus law가 나온 것이라 생각된다.
이 식을 통해 투과 되지 않은 빛 I0의 값을 구할 수 있었다.
두 번째로 Brewster angle 실험의 경우, 이 각을 이용하여 매질의 굴절률을 구할 수 있었다. [ n = 1 / sin ic ] 이 식을 통해서 굴절률을 구할 수 있는데 이때, Brewster angle은 실험을 통해 약 56°임을 알고 식에 대입할 수 있었다.
n = 1 / sin ic = 1 / sin 56o = 1 / 0.829 = 1.206
따라서 실험에서 사용했던 유리판의 굴절률은 1.206이라는 것을 알 수 있었다.
이때, Brewster angle이라는 것은 입사된 광원이 유리판에 부딪쳤을 때 반사된 각과 굴절된 각과의 각도가 90°가 될 때를 말하는 것으로 Brewster angle 56°이므로 반사된 곳 과 유리판의 각도는 34°일 것이며 유리판과 굴절된 곳과의 각도는 56°가 될 것이다.
따라서, 유리판으로 굴절 되었을 때의 각도는 34°이라는 것을 예상해 볼 수 있었다.
Brewster angle의 경우 눈으로 확인 할 수 없기 때문에 선편광이 편광자, 검광자를 90°로 통과했을 때인 Icos90°를 통해 I0의 값이 0이 나오는 Malus law를 이용하여 Brewster angle을 이해할 수 있었다.
이번 실험을 하는 내내 제일 신경 쓴 부분은 외부의 빛을 차단하는 것이었는데, 아무래도 완벽히 차단하지 못하고 외부의 빛이 들어왔으며 실험 data에 약간의 오차가 발생했다고 생각된다. 또한 편광자와 검광자, 위상 지연판(λ/2, λ/4 )을 이용할 때 정확한 각도와 거리를 확인 하지 못했으며, 손으로 거리 및 각도를 측정 하여 오차가 발생하였다고 생각된다.
그 외에 공기중에 존재하는 매질에 의해 빛의 세기에 약간의 오차를 주었다고 본다.
이번 실험을 통해 빛의 편광 현상를 이해하고 또한 Brewster angle, 과 /4 plate, /2 plate를 이용한 위상 지연판과 Malus law에 대해서도 이해하는데 큰 도움이 되었다.
10. 참고문헌
- http://100.naver.com/100.php?id=8290 - http://physica.gsnu.ac.kr
- http://terms.naver.com/item.php?d1id=2&docid=7634
- http://blog.naver.com/soloing8848.do?Redirect=Log&logNo=40008405542
- http://physica.gsnu.ac.kr/physedu/wavelight/Polari1/Polar1.html

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화학공학 실험 ,   Brewster의 법칙,   브루스터 법칙,   Malus law,   Brewster angle,   브루스터,   편광