[한양대 에리카 A+]일반물리학실험2 편광 및 브루스터

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 방법
4. 분석 및 토의
5. 실험 결과
6. 과제용 질문 해결

본문내용

려놓는다.
② 편광판이 설치되지 않은 상태에서 광원의 세기를 측정한다.
③ 편광판을 하나 설치하고 편광판을 통과한 빛의 세기를 측정한 다.
④ 편광판을 하나 더 설치하고 두 개의 편광판을 통과한 빛의 세기 를 측정한다.
⑤ 편광판 하나의 각도를 돌리면서 위의 과정을 반복한다.
B. 브루스터각 실험
① 브루스터 디스크를 회전시켜 입사각을 35°로 조절한다.
② 숫자 표시판의 빛의 세기를 읽어 “빛의 총량(Total Light)” 칸에 입력한다.
③ 슬릿 앞에 지지대에 사각형의 편광자를 위치시킨다.
④ 숫자 표시판의 빛의 세기를 읽은 후 “편광된 빛(Polarized Light)” 칸 안에 값을 기록한다.
⑤ 사각 편광자를 분리하고 10도를 증가시켜 다음 각에서 위 실험 을 반복한다.
5. 분석 및 토의
슬릿에 들어오는 레이저는 편광된 상태이다. 따라서 절반 규칙이 아닌 코사인제곱 규칙을 적용해야 한다. 따라서 편광된 빛의 세기는 0°와 180°에서 최대가 되어야 하고 90°에서는 0이 되어야 한다. 편광된 빛의 세기는 90°에서 2.107%, 0°에서는 80.408%, 180°에서는 73.015%로 나타났다. 이때 90°에서 0이 아닌 2.107%가 나타난 이유는 실험은 완전한 암실에서 진행하지 않았기 때문에 컴퓨터에서 나오는 빛이나 햇빛이 실험의 오차 원인으로 작용했기 때문이라고 볼 수 있다. 브루스터각의 이론값은 수식 4에서 을 대입하여 나타낼 수 있다.
이때 은 공기의 굴절률이고 는 유리의 굴절률이다. 사각 편광자의 방향을 바꾸면서 빛의 세기를 측정하면 사각 편광자의 방향이 ⇔인 상태에서 브루스터 각이 나타났다. 입사각 55°에서 빛의 세기가 0.3174%으로 가장 적게 나타났다. 따라서 측정된 브루스터 각은 55°이다.
유리에 의해 반사된 빛은 부분적으로 또는 완전히 편광되는 데 이때 완전히 편광될 때에는 반사된 빛은 입사면에 수직인 전기장만 남는다. 이 실험이 완벽하게 진행되었다면 이론값인 55.6°에서 빛의 세기는 0으로 나타났을 것이다. 다만 위에서 언급했듯 실험을 암실에서 진행하지 않았고 빛의 세기가 주변의 움직임에 의해서도 계속 변화되는 것을 관찰했기 때문에 오차가 발생하였을 것이다.
6. 실험 결과
두 개의 편광판을 통과한 빛은 코사인제곱규칙을 따르며, 브루스터각을 측정함으로써 물질의 굴절률을 알 수 있다.
7. 과제용 질문 해결
7.1 코사인제곱 규칙 유도 과정
전자기파의 세기는 전기장 크기의 제곱에 비례한다. 따라서 I는 에 비례하고 입사파의 세기는 에 비례한다.
7.2 공기의 굴절률을 1.00, 유리의 굴절률을 1.46이라고 할 때 브루스터 각 의 이론값
7.3 실험을 통해 구한 브루스터 각의 측정값을 통해 구한 유리의 굴절률
8. 참고문헌
- 일반물리학2/개정 11판/Jearl Walker 외 2명/353~359, 365~366pages/
편광, 반사와 굴절, 반사에 의한 편광
- 일반물리학실험/한양대학교-물리학교재연구실 편/제 4판/163~170pages
/편광 및 Brewster 각

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