빛의 진행에 관한 실험보고서

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목차

<< 빛의 진행에 관한 실험 >>

Ⅰ.전체 개관
Ⅱ. 전체 실험 준비물
Ⅲ.실험 내용
【활동 1】 그림자의 크기 변화 관찰

【활동 2】바늘구멍 사진기의 제작과 촛불 상의 관찰

【활동 3】두 거울 사이에 있는 물체의 반사상의 개수

【활동 4】물의 굴절률 측정

Ⅳ.감 상

본문내용

4-1= 3)
3
180
360/180=2 ( 2-1= 1)
1
7. 토의 및 건의사항
- 거울의 각도를 정확하게 하는 데만 주의하고, 물체를 셀 때의 눈의 위치에 대해서는 별로 신경을 쓰지 않았던 것 같다. 앞으로 수업을 하게 될 경우는 이 점도 유의시켜야 할 것 같다.
8. 참고문헌
- 인터넷 사이트 : http://moolynaru.knu.ac.kr (물리나루)
【활동 4】물의 굴절률 측정
1. 실험목적
- 굴절이 일어나는 이유를 이해하고, 물 속에서의 굴절률이 얼마나 되는지 안다.
2. 알아두면 유익한 이론
- 스넬의 법칙 (Snellius, Van Roijen Willebread : 1591 - 1626)
(ⅰ) 입사 광선, 굴절 광선 및 경계면에 내린 수선은 모두 같은 평면 내에 존재한다.
(ⅱ) 입사각과 굴절각의 sin값의 비는 일정하며, 또 이 값은 각 매질 중에서의 광속의 비와 같다.
따라서,
sin v₁ n12
sin г v₂
이 관계는 1620년 스넬에 의하여 발견되었으며, 스넬의 법칙이라고 한다. 여기서 n12 는 두 물질의 종류에 따라 정해지는 상수이다. 이 n12를 물질 1(빛이 진행해 온 물질)에 대한 물질 2(빛이 굴절해 들어가는 물질)의 상대 굴절률이라 하며 진공에 대한 물질의 굴절률을 절대 굴절률이라고 한다. 보통 굴절률이라 함은 절대 굴절률을 의미하나 공기의 절대 굴절률이 1.00029로 1 에 매우 가깝기 때문에 공기에 대한 물질의 상대 굴절률은 그 물질의 절대 굴절률과 거의 같은 값이 된다.
물질 1 과 물질 2 의 절대 굴절률을 각각 n1, n2 라 하면
상대 굴절률 n12 는
의 관계가 성립한다.
3. 실험기구 및 장치
- 물이 반쯤 찬 수조, 레이저 1대, 각도기, B4지, 필기구.
4. 실험방법
①바닥에 B4지를 깔고 그 위에 수조를 올려놓는다.
②레이저를 비출 면과 그 광선이 통과해 나올 부분의 수조면을 B4지에 표시한다.
③레이저 광선이 시작하는 점(a), 수조상의 입사점(b), 물 속을 통과해서 빠져 나오는 레이저 빛의 위치(c)를 각각 표시한다.
④레이저를 끄고, 수조를 치운 다음 a와 b를 연결하고, b와 c를 연결한다.
⑤입사각과 굴절각을 각도기로 잰다.
⑥스넬의 법칙을 이용하여 물의 굴절률을 계산한다.
5. 실험결과
(첨부 된 B4지의 기록 참고)
6. 결과분석
- sin입사각/sin굴절각 = (1.7/2.5)/(1.3/2.5) = 1.7/1.3 = 1.307692
- sin값은 입사각과 굴절각을 이루는 두 변에 대해서 직각 삼각형을 그렸을 때 나타나는 변의 길이의 비를 통해서 구했다.
⇒ 보통 물의 굴절률이 대충 1.33이라고 하는데, 우리조의 실험에 의하면 약1.31로 오차가 0.02로 꽤나 성공적인 실험이지 않았나 싶다. 수면에 바로 레이저 빛을 쏘아서 그 굴절률을 재는 실험을 하기에는 여러 여건이 따르지 않아서 교수님이 권하신 대로 수조의 면을 통과시켜서 실험을 하였는데, 그렇지 않았다면 좀 더 정확한 굴절률을 계산할 수 있었을 것 같다. 다만 초등학생에게 이 실험을 시키면, sin값에 대한 개념이 없고, 스넬의 법칙에 대한 이해가 어려워 계산을 통해 결론을 도출해 내기가 어려울 것 같았다.
7. 토의 및 건의사항
- 다른 여러 가지 물질들에 대해서도 굴절률 실험을 좀 더 해 보면 재미있을 것 같았다.
- 레이저 빛의 입사점이나 빠져 나오는 점을 1㎜라도 잘못 표시하면, 오차가 커질 것 같았기 때문에 매우 집중해서 임해야 하는 실험이었다.
- 삼각형을 그릴 때, 각도를 표시하고 sin값을 구할 때, 어느 변을 기준으로 해야하는지를 신중하게 결정해야 했다. 실제로 우리조도 삼각형을 두 번이나 잘못 그려서 결론을 도출해 내는데 상당히 시간이 걸렸다.
8. 참고문헌
- 야후 백과사전
Ⅳ.감 상
여러 가지 이론으로만 알고 있었거나, 초등학교 때엔 제대로 이해하지 못한 빛의 성질들을 이번 기회를 통해서 좀더 정확하게 정리할 수 있었고, 직접 실험을 수행하는 데에 있어서의 어려움을 체험할 수 있었다.
실험을 제대로 계획하고 하지 않아 오차도 많이 났고, 오차의 원인을 찾느라 여러모로 머리도 굴려보고, 여기저기 질문도 해 보는 등 실험의 수행에 미흡한 점이 많았지만, 나름대로 결과물을 보면서 뿌듯한 만족감을 느낄 수 있는 실험수업이었다.
기회가 된다면, 이번 실험들 외에도 좀더 재미있고 쉬운 실험들을 많이 찾아서 정리하고 나중에 현장에 나갔을 때 수업에 적용할 수 있었으면 좋겠다.

키워드

빛의 진행,   실험 보고서,   물리