물리실험 -빛의 진행

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물리실험 -빛의 진행에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

의된다. 한편, 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 빛이 진행할 때 입사각이 커지면 더 이상 빛이 투과하지 못하고 경계면에서 모두 반사되는 임계(입사)각이 존재한다. 이를 전반사현상이라고 부른다. 전반사의 임계각 θc는 굴절각이 90o일 때의 입사각이므로 sin90o/sinθc = n 으로부터 θc = sin-1(1/n)이다.
여느 파동과 마찬가지로 빛의 경우에도 시간에 따라 떠는 물리량이 있는데 전기장과 자기장이 바로 그것이다. 빛과 같은 전자기파에서는 전기장의 세기가 자기장에 비해 매우 클 뿐만 아니라 맥스웰의 방정식으로 전기장과 자기장이 연관되어 있으므로, 전기장의 떠는 방향을 편광이라고 부른다. 일반적으로 빛샘이 방출하는 빛은 어느 특정한 방향으로 편광이 되어 있을 수도 있고 또, 그렇지 않을 수도 있다. 편광된 빛 중에도 편광방향이 일정한가, 아니면 회전하는가에 따라서 선편광과 원편광으로 구분한다. 선편광과 원편광된 빛이 섞이면 타원편광이라고 부른다.
편광되지 않은 빛을 편광판으로 통과시키면 모든 방향의 편광성분 중에서 편광판의 방향으로 편광된 성분만이 통과되어 나온다. 또, 세기가 Io인 선편광된 빛을 편광방향과 각도 θ로 기울어진 편광판으로 통과시키면 통과된 빛의 세기는
Iθ = Io cos2θ
로 줄어드는데 이는 편광판을 통과하는 빛의 전기마당 크기가 cosθ로 줄어들고, 빛의 세기는 전기마당의 크기의 제곱에 비례하기 때문이다. He-Ne 기체 레이저 등에서 빛을 선편광시키는 방법으로 빛을 브루스터의 각으로 입사시킬 때 입사면에 수직인 편광성분만 반사되는 현상을 이용한다. 이러한 현상은 반사된 빛과 굴절되는 빛이 90 o의 각도를 이룰 때 일어나며, 반사각을 θr, 굴절각 θr', 매질의 굴절률 n, 공기(또는 진공)중에서 빛이 입사하는 경우를 가정하면 브루스터 각 θB는
θB = θr
θr + θr' = 90o
sinθB/sinθr' = n 이므로
θB = tan-1n 이다.
에돌이 발은 그림과 같이 일정한 간격 d 로 열려 있는 작은 크기(빛의 파장 정도의 크기여서 에돌이를 일으키는)의 창들로 생각할 수 있다. 인접한 창을 통한 두 빛살이 스크린의 한 점 P 에서 만날 때, 두 빛이 간섭하여 최대 세기가 되는 경우는 두 빛살의 경로 차가 파장의 정수 배가 될 때이다. 즉, 최대 세기가 되기 위한 조건은
dsinθn = nλ (n = 1,2,3,...)
이다. 따라서 최대가 일어나는 곳은 빛의 파장이 길수록 바깥쪽(즉, 큰 θn 값)에서 생기며, 또 여러 가지의 파장 성분이 섞여 있는 백색 광을 통과시키면 파장에 따른 색깔 스펙트럼이 나타난다. 파장이 길지 않은 빛의 경우에는 높은 차수(n>1)의 최대 세기인 곳도 생겨난다.
빨간색
노란색
주황색
n
θn
파장Å
θn
파장Å
θn
파장Å
0
0
0
0
1
11
3116
10
2836
10.5
2976
3
33.5
3004
32
2885
32.5
2925
n
θn
파장Å
0
0°
1
10°
2836
2
20.5°
2859
3
32°
2885
4
41.5°
2705

키워드

빛의 진행,   막스웰의 전자기이론,   편광특성