프리즘의 굴절률 측정

목차

1. 실험목적
2. 관련 개념
3. 실험 이론
4. 실험장치
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 질 문
8. 토 의

본문내용

이 반대방향으로 움직이는 것을 관찰할 것이다. 오렌지색 선이 반대 방향으로 움직이기 시작하는 점의 망원경의 위치를 읽는다. 이 위치가 편향 각이 최소가 되는 점이다.
(8) 과정 (3)과 (7)에서 측정한 두 위치 사이의 각이 최소편향 각이 된다.
(9) 오렌지색 외의 다른 색선에 대해서도 측정해 보라.
5. 질문
(1) 프리즘의 꼭지각 A를 구할 때 그림 4에서 와 ‘ 사이의 각이 2A임을 보여라.[프리즘의 꼭지각 측정 과정(6)]
(2) Table이 움직인 각 을 측정하면 이것은 입사각이 아닌, 처음 table 위치에 대한 상대적인 각도가 된다. 이 각을 라고 하자. 이때 에 대해 망원경이 움직인 각 δ의 그래프(그림 2)를 그려보자.
더 나아가 가능하다면 입사각 을 정확히 측정할 수 있는 방법을 제시하거나, (1)식으로 fitting 후 를 만족하는 를 구해보자.(A, n은 측정값 대입)
※ 측정 : 망원경을 움직이며 telescope vernier의 눈금을 읽는다.
측정 : 프리즘 table을 움직이며 spectrometer table vernier의 눈금을 읽는다.
(3) 최소편향 각 을 구할 때 프리즘의 꼭지점을 분광계 테이블의 중심에 놓지 않으면 측정값이 어떻게 변하겠는가?(실험해보자)
6. 실험결과 및 질문
(1) 프리즘의 꼭지각 A를 구할 때 그림 4에서 와 ‘ 사이의 각이 2A임을 보여라.[프리즘의 꼭지각 측정 과정(6)]
→ 프리즘의 꼭지각 측정
T
T'
2A
A
1회
69.033
293.217
135.816
67.908
2회
69.417
299.583
129.834
64.917
3회
69.917
294.75
135.167
67.5835
4회
68.317
294.583
133.734
66.867
5회
68.267
294.75
133.517
66.7585
평균
68.990
295.377
133.613
66.807
여기서 값은 입사각이 아닌 처음 테이블 위치의 상대적인 각도이다.
따라서 입사각 는
= 360° - 295.377 ( 의 평균값 ) = 64.623 이다.
따라서 와 ‘ 사이의 각은
= 68.990 + 64.623 = 133.613 = 2A 이다.
(2) Table이 움직인 각 을 측정하면 이것은 입사각이 아닌, 처음 table 위치에 대한 상대적인 각도가 된다. 이 각을 라고 하자. 이때 에 대해 망원경이 움직인 각 δ의 그래프(그림 2)를 그려보자.
더 나아가 가능하다면 입사각 을 정확히 측정할 수 있는 방법을 제시하거나, (1)식으로 fitting 후 를 만족하는 를 구해보자.(A, n은 측정값 대입)
= 이다.
여기서 n 값은
이다.
n 값을 구하기 위해 우리는 최소편향각 = 355.033-332.083=22.95 을 실험으로 측정했다.
n 값을 구하는 공식에 를 대입하면,
n = = ≒ 1.284
∴ = A=66.807 , 64.623
= 23.516 - 66.807
= -43.291
43.291
(3) 최소편향 각 을 구할 때 프리즘의 꼭지점을 분광계 테이블의 중심에 놓지 않으면 측정값이 어떻게 변하겠는가?(실험해보자)
→ 프리즘의 꼭지점을 분광계 테이블의 중심에 놓지 않으면, 우선 입사각이 잘못 측정되었다는 것이다.
에서,
각 는 보다 작고 대칭적인 식들을 만족하기 때문에 위의 식들은 일 때에만 동시에 만족된다.
위 식에서 이면 편이 각은 다음과 같이 구할 수 있다.
그러므로 편이 각은 일 때 최소값 을 가지며 이 때
을 구할 수 있다.
입사각이 잘못 측정되면, 최종적으로 의 값에 오차를 만들게 된다.
7. 토 의
테이블 위에 프리즘의 위치를 알려주는 표시가 되어 있어, 실험 자체적으로 오차가 발생할 경우는 거의 없었다. 다만, 최소편향각을 구할 때, 오렌지색 선이 반대 방향으로 움직이기 시작하는 점의 망원경의 위치를 읽는 것이 상당히 애매하였다. 이 위치가 편향 각이 최소가 되는 점이며, 중요한 위치일 수 있는데, 그 기준이 오렌지색 선이 반대 방향으로 움직이기 시작해서, 눈에 포착되었을 때를 말하는 건지, 눈에 보이지 않는 위치를 말하는 건지 알 수가 없었다. 수식 자체가 소수점 몇자리까지 민감하게 영향을 받는 수식인데, 이 애매한 점이 실험에서 유일하게 오차를 발생시키는 점이 아닌가 한다.
실험결과 2번에서, 최소편향각을 구하는 과정에서의 오차, 그리고 정성적으로 알고 있는 A값, 60°에 근접하지 않은 실험값의 영향 때문인지, 값이 (-)값이 나왔다. 그로 인해, 다른 값과 그래프를 그릴 수 없었다.

키워드

프리즘의 굴절률 측정,   프리즘의 굴절률,   프리즘,   프리즘의 굴절률 측정 실험,   프리즘의 굴절률 측정 시험