[광학실험] 프리즘 분광기를 이용한 굴절률 측정 (예비보고서)

소개

프리즘의 종류, 특징, 굴절률을 구하는 식 유도와 광학계의 분해능 등 이론 부분을 살피고
실험 기구와 실험 방법을 그림을 첨부해 설명했습니다.

목차

1. 이론

1.1. 프리즘
1.1.1. 반사 프리즘(reflecting prism)
1.1.2. 분산 프리즘(diapersing prism)
1.1.3. 편광프리즘(Double Refraction)

1.2. 프리즘을 통한 굴절과 분산
1.2.1. 총 꺾임각
1.2.2. 최소 꺾임각()
1.2.3. 얇은 프리즘
1.2.4. 분산(dispersion)
1.2.5. 분광기의 분해능(分解能; resolving power)

2. 실험 방법
2.1. 실험 목표
2.2. 실험 기구
2.3. 실험 과정
2.3.1. 프리즘 꼭지각 측정
2.3.2. 최소꺾임각 측정

본문내용

예비보고서>
프리즘 분광기를 이용한 굴절률 측정
이론
프리즘
프리즘(prism)은 유리, 수정과 같은 투명한 물질로 이루어져 빛을 받으면 반사, 굴절, 분산을 일으킨다. 겉면은 2개 이상의 평면으로 되어 있고, 적어도 한 쌍의 면은 평면이 아니어야 한다. 삼각기둥 형태는 우리가 주로 보는 프리즘 모양이고, 원뿔구오각기둥 등 여러 가지 형태의 프리즘이 있다. 기능에 따라 분산 프리즘, 반사 프리즘, 편광 프리즘으로 나눌 수 있다.
반사 프리즘(reflecting prism)
입사각이 임계각(약 42도) 이상이면 전반사하는 성질을 이용하는 프리즘이다. 빛을 반사시켜 빛의 진행 방향이나 위상, 광학 거리를 조절할 수 있다. 카메라, 망원경, 현미경 등에서 상의 배율, 위치, 방향 등을 바꾸는 역할을 한다.
분산 프리즘(diapersing prism)
빛이 파장에 따라 정도를 달리하여 굴절하는 성질을 이용한다.
프리즘에 백색광을 입사시켰을 때 무지개처럼 빛이 나뉘는 것을 볼 수 있다.
편광프리즘(Double Refraction)
‘방해석, 수정’ 등. 복, 굴절성 소재로 만들어 직선편광을 얻는다. 특정파장의 빛을 흡수하는 역할을 한다.
프리즘을 통한 굴절과 분산
총 꺾임각
삼각기둥형 프리즘의 한 평면에 입사각 를 바꿔가며 반사되지 않게 빛을 입사시키면, 빛을 프리즘을 통과하면서 두 번에 걸쳐 꺾이게 된다. 이 때 꺾임각(angle of deviation; 편각(偏角), 편향각(偏向角))을 1차 꺾임각(), 2차 꺾임각()이라 하고, 총 꺾임각 는 이 두 각의 합으로 나타낸다.
총 꺾임각 는 최소값이 존재한다. 최소꺾임각 은 프리즘 굴절률(prism index) n과 프리즘 꼭지각 A에 따라 달라지는 값이다.
오른쪽 그림에서 A는 프리즘의 꼭지각이고 n은 프리즘 굴절률이다.
입사각 와 최종 굴절각 은 맞꼭지각 관계에 따라

참고자료

· 응용광학 (장수 외, 도서출판 대웅)
· 기하광학 (이원진 외, 수문사)
· http://heebok.kongju.ac.kr/experiment/optics/lw12.html