아주대학교 광학실험 전반사와 굴절 결과보고서

소개

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목차

1-1. 빛의 반사와 굴절
1-2. 렌즈

본문내용

1. 질문에 대한 검토
1. 위의 실험에서 측정한 반사각 또는 굴절각을 그대로 사용하지 않고, 두 매질의 경계 면의 법선에 대하여 양 쪽 방향의 데이터를 평균하여 사용하였다. 이 방법에는 어떤 장점이 있는가?
양 쪽 방향으로 돌려도 반사 법칙에 의해 반사각과 입사각은 동일하다. 때문에 두 방향으로 돌려 진행한 실험의 데이터 평균을 사용함으로써 빛의 굵기에 의해 실험자들이 눈금을 읽는 과정에서 발생한 측정 오차나 매질, 장치 설정의 과정에서 발행한 비대칭성에 의한 오차를 줄일 수 있다. 직접 진행한 실험에서 역시 기하 광학 거울의 고정 미숙으로 인하여 입사각과 반사각이 완벽히 동일하게 측정되지는 않았는데 일반 측정값보다 평균값을 구하였을 때 보다 적은 오차를 확인할 수 있었다.
2. 실험 2의 결과로부터 Snell의 법칙은 만족스럽게 성립한다고 말할 수 있는가? 그 근거로는 어떤 결과를 제시하겠는가?
굴절률이 다른 두 매질이 맞닿아 있을 때 매질을 통과하는 빛의 경로는 매질의 굴절률에 따라 광속이 다르게 휘게 된다. 실험2의 결과는 스넬의 법칙 n_1 sinθ_1=n_2 sinθ_2 에 만족스럽게 성립한다고 말할 수 있다. 공기와 렌즈가 맞닿아 있는 실험2에서 측정한 굴절각과 공기의 굴절률을 스넬의 법칙에 대입해서 구한 렌즈의 굴절률과 이론 값을 대입해 구한 굴절률을 비교해서 확인할 수 있다. sinθ_1/sinθ_(2 )그래프의 기울기는 1.4939이며, 그래프가 원점을 지나는 직선으로 타나났기 때문에 두 값이 선형적 비례 관계로 일관된 값을 가지는 것을 확인할 수 있으며 따라서, 해당 기울기가 렌즈의 굴절률임을 알 수 있다. n_1은 공기의 굴절률인 1.00029이기 때문이다. 이론값인 1.5와 비교해보면 오차율은 |(1.4939-1.5)/1.5|×100=0.4%이다. 따라서 실험2의 결과는 스넬의 법칙을 만족스럽게 성립하며 렌즈의 굴절률을 구하기에도 알맞다고 볼 수 있다.

참고자료

· 위키피디아 / 전반사 / https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%84%EB%B0%98%EC%82%AC
· 사이언스올 / 백색광 /
· https://www.scienceall.com/brd/board/390/L/menu/317?brdType=R&thisPage=1&bbsSn=200588&brdCodeValue=
· 위키피디아 / 표준오차 / https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%91%9C%EC%A4%80_%EC%98%A4%EC%B0%A8
· 위키피디아 / 스넬의 법칙 /
· https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8A%A4%EB%84%AC%EC%9D%98_%EB%B2%95%EC%B9%99
· 아주대학교 물리학과 / 광학 실험 매뉴얼 / p4-19.