소개글
"굴절 반사 한양대"에 대한 내용입니다.
목차
1. 빛의 편광, 반사, 굴절
1.1. 편광
1.1.1. 편광의 정의
1.1.2. 비편광된 빛과 편광된 빛
1.1.3. 편광판을 이용한 편광
1.1.4. 절반 규칙
1.1.5. Malus의 법칙
1.1.6. 이중 편광판
1.2. 반사와 굴절
1.2.1. 반사에 의한 편광
1.2.2. 반사 법칙
1.2.3. 굴절 법칙
1.2.4. 내부 전반사와 임계각
1.2.5. 횡적 변위 측정
2. 실험 및 결과
2.1. 반사각과 굴절각의 측정
2.2. 임계각 측정
2.3. 횡적 변위 측정
3. 실험 결과 분석 및 토의
4. 참고 문헌
본문내용
1. 빛의 편광, 반사, 굴절
1.1. 편광
1.1.1. 편광의 정의
편광이란 전자기파가 어느 방향으로 진행할 때, 그에 존재하는 전기장이나 자기장이 특정 방향으로 진동하는 현상을 말한다. 즉, 편광된 빛은 전기장의 진동 방향이 제한되어 있는 빛을 의미한다.
전자기파의 전기장과 자기장은 진행 방향에 수직인 면 내에서 진동한다. 예를 들어 진행 방향을 x축, 상하 방향을 y축, 좌우 방향을 z축이라고 하면, 전기장은 y-z 평면 내에서 진동하고 자기장은 x-z 평면 내에서 진동한다.
이때 전기장 벡터의 진동 방향에 따라 편광 상태가 달라지는데, 전기장 벡터가 특정 방향으로만 진동하는 경우 이를 선형 편광, 시계 방향이나 반시계 방향으로 회전하며 진동하는 경우 이를 원형 편광, 두 직교 방향의 성분이 합성되어 타원 모양으로 진동하는 경우 이를 타원 편광이라고 한다.
따라서 편광은 전기장의 진동 방향이 제한된 전자기파의 특성을 나타내는 개념이라고 할 수 있다.
1.1.2. 비편광된 빛과 편광된 빛
비편광된 빛과 편광된 빛은 전자기파의 특성에 따라 구분된다. 비편광된 빛은 전기장의 진동 방향이 무작위로 변화하는 빛을 의미하며, 이는 일상생활에서 주로 접하는 광원으로부터 나오는 전자기파의 일반적인 형태이다. 반면 편광된 빛은 전기장의 진동 방향이 특정 방향으로 일정하게 유지되는 빛을 말한다.
비편광된 빛에서는 전기장의 y축 성분과 z축 성분이 무작위로 변화하지만, 편광된 빛은 이 두 성분 중 하나의 성분이 주된 방향으로 진동하게 된다. 예를 들어 y축 방향으로 편광된 빛이라면 y축 성분은 유지되지만 z축 성분은 사라지게 된다. 이처럼 편광된 빛은 전기장의 진동 방향이 제한되어 있어 비편광된 빛에 비해 특정 방향으로 진행할 수 있는 성질이 있다.
편광된 빛은 편광판을 이용하여 얻을 수 있는데, 편광판은 고분자 물질이나 광결정 물질의 격자형태 금속선들을 이용하여 제작된다. 비편광된 빛이 편광판을 통과하게 되면 편광판의 편광 방향에 수직인 전기장 성분은 흡수되어 사라지고, 평행한 성분만이 통과하게 된다. 이를 통해 비편광된 빛을 특정 방향으로 편광시킬 수 있다.
1.1.3. 편광판을 이용한 편광
편광판을 이용한 편광은 비편광된 빛이 편광판을 통과하면서 편광되는 과정을 설명한다. 편광판은 고분자 물질이나 광결정 물질의 격자형태의 금속선들을 이용하여 만들어진다.
비편광된 빛이 편광판을 통과하게 되면, 편광판은 원하는 방향의 전기장 성분만을 통과시키고 그에 수직인 방향의 성분은 금속선에 의해 흡수되어 사라지게 된다. 즉, 편광판의 편광방향에 평행한 전기장 성분만이 편광판을 통과할 수 있고, 수직인 성분은 흡수되어 사라지는 것이다.
이는 편광판에 대하여 수직인 방향의 전기장이 금속 격자에 존재하는 전자들과 상호작용하여 전자들을 진동 운동시키게 되고, 에너지를 잃어버리기 때문이다. 반면에 편광 방향으로 진동할 수 있는 전자들의 움직임은 미미하여 그대로 통과할 수 있다. 이를 통해 편광판을 이용하면 빛을 원하는 방향으로 편광시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
1.1.4. 절반 규칙
전자기파에서 전기장의 진동은 y축 성분과 z축 성분으로 나눌 수 있는 비편광된 빛이다. 이를 고려하여 편광판의 편광방향을 y축 방향으로 맞추게 되면 y성분의 전기장이 판을 통과하고, z성분은 편광판에 흡수되어 사라질 것이다. 이와 반대로 z축의 방향으로 맞추게 된다면 z성분의 전기장이 판을 통과하고, y성분은 편광판에 흡수되어 사라질 것이다.
원래...
참고 자료
일반물리학실험, 정희준, 174~194p, 2023
일반물리학(개정 11판), D. H. Haliday 외 2명, ㈜텍스트북스, 352p~367P, 2021
한양대학교 물리학과 물리교재연구실, 실사구시의 물리학, 186~197p, 한양대학교출판부 (2014).
Halliday, 일반물리학, 1126~1133p, 범한서적주식회사 (2011).
한양대학교물리학과 물리교재연구실, 실사구시의 물리학, 한양대학교출판부 p182-185
최신대학 물리학(북스힐)
1
2
3
4
5
6
7
8
9