소개글
"광섬유 빛의 속도"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 실험 내용
1.2. 이론적 배경
2. 빛의 전반사
2.1. 전반사 현상
2.2. 프리즘을 통한 실험
2.3. 임계각 계산
3. 광섬유의 원리
3.1. 광섬유의 내부반사
3.2. 광섬유의 종류
4. 광섬유를 이용한 빛의 속도 측정
4.1. 매질에 따른 빛의 속도 변화
4.2. 실험 장치
4.3. 실험 방법
5. 결과 및 분석
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 실험 내용
본 실험은 서로 다른 길이의 두 개의 광섬유를 준비한 뒤, 광섬유에 광선을 쏨으로써 빛의 속도를 측정하고자 하였다"" 광섬유를 통과할 때 빛은 짧은 거리를 통해 이동하면 빠르게 도착하므로, 광섬유의 경로차를 이용하여 빛의 속도를 측정하는 것이 가능하다"" 실험을 위해서 oscilloscope, 회로 장비 등을 사용할 것이며, 광섬유를 연결하여 두 광섬유간의 길이 차로 의한 시간 차이를 통해 빛의 속도를 측정할 것이다""
1.2. 이론적 배경
굴절 및 반사
빛이 다른 매질을 지나가게 되면 굴절을 일으키게 된다. 두 매질의 종류와 빛의 입사각에 따라 빛이 굴절하지 않고 모두 반사하는 경우가 있다. 이러한 현상을 전반사라고 한다.
밀한 매질에서 소한 매질로 빛을 입사시킬 때 점차로 입사각을 증가시키면 특정한 각 이상이 되었을 때 빛이 전반사를 일으키게 된다. 이때의 각을 임계각이라 부른다. 임계각보다 큰 입사각으로 빛이 들어오면 모두 반사를 하게 된다. 이때에는 일반적인 반사의 법칙에 따라 반사를 하게 된다.
굴절률이 다른 매질을 통과하는 파동에 대해서, 그 파동은 진동수는 같으나 파장의 길이가 달라진다. 이에 따라 매질에 따른 빛의 속도 차이가 발생한다. 즉, 높은 굴절률의 매질에서 파장이 짧아지고 속도도 감소하게 된다.프리즘을 통한 빛의 전반사 실험
실제로 프리즘에서 입사각을 변화시키면서 빛이 전반사하는 모습을 관찰할 수 있다. 프리즘으로 입사하는 광선의 입사각에 따라 일부는 굴절하여 공기중으로 나아가고 일부는 전반사되어 나오게 된다.
임계각을 구하기 위해서는 매질 1에서의 입사각을 임계각으로, 매질 2에서의 굴절각을 90도로 가정하고 굴절의 법칙(스넬의 법칙)을 적용한다. 이를 통해 다음과 같은 식으로 임계각을 나타낼 수 있다.
sin(θc) = n2/n1
여기서 n1, n2는 각각 매질 1과 매질 2의 굴절률을 나타낸다. 상대 굴절률이 주어졌을 때 이 식을 통해 임계각을 계산할 수 있다. 예를 들어 공기-유리의 경우 상대 굴절률이 약 1.50이므로 임계각은 대략 42도 정도이다.
2. 빛의 전반사
2.1. 전반사 현상
빛의 전반사 현상은 두 매질의 경계면에서 일어나는 흥미로운 광학 현상이다. 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 빛이 입사될 때, 입사각이 특정 각도 이상이 되면 빛이 굴절되지 않고 모두 반사된다. 이를 전반사라고 한다.
전반사가 일어나기 위해서는 두 가지 조건이 만족되어야 한다. 첫째, 빛이 광학적으로 밀도가 큰 매질에서 광학적 밀도가 작은 매질로...
참고 자료
John W. Jewett, Jr., Raymond A. Serway, <대학물리학I>, 대학물리학 교재편찬위원회, 북스힐,CENGAGE Learning(2013), p.402-403.
《Resolution 2 of the 15th CGPM》. BIPM. 1975, Retrieved 2009-09-09.
Paschotta, Rüdiger. "Fibers". Encyclopedia of Laser Physics and Technology. RP Photonics. Retrieved Feb 22, 2015.
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