빛의 속력, 빈사 법칙, 굴절(스넬의) 법칙, 내부 전반사
실험조건 : (온도) 19°C, (습도) 38%, (날씨) 맑음
1. 실험 목적
1) 빛의 속력을 측정할 수 있다.
2) 빛의 반사 법칙과 굴절 법칙(스넬의 법칙)을 설명할 수 있다.
3) 입사각 대 반사각, 입사각 대 굴절각의 관계를 측정할 수 있다.
4) 투명한 물체의 굴절률을 측정할 수 있다.
5) 밀한 매질에서 소한 매질로 입사 시 생길 수 있는 내부 전반사를 설명할 수 있다.
6) 내부 전반사가 일어나기 시작하는 임계각을 측정하고, 스넬의 법칙을 이용해서 매질의 굴절률을 구할 수 있다.
2. 실험기자재 및 재료
광속 측정 실험 장치 1세트, 파장 650nm 적색 LD 광원, 회전판, 아크릴 D형 렌즈, 광학용 직선레일, light sensor arm, light sensor, 렌즈받침대, 스크린, LobPro 1세트, PC, Logger Pro3, 디지털 카메라.
3. 실험과정
실험 A. 광속 측정
1) 개선된 실험방식인, 다음과 같이 실험을 구성한다.
2) photodetector 로 빛을 감지하는데, 중요한 것은 매우 가까운 거리에서 기준 전압을 잡아주고, 빛이 거리 2L 만큼 왕복 운동 후 photodetector 에 도착했을 때, 처음의 기준 전압으로부터 얼마나 시간이 지연이 일어났는지를 보고 의 관계를 이용하여 빛의 속력을 측정한다. 아래의 사진은 기준 전압과 왕복 운동 후 시간지연을 찍은 것이다.
왕복 운동을 한 거리는 6.3m 이고, 위의 오실로스코프에 찍힌 파형은 0.1/div 로 설정하였는데, 여기서 10배 확대 버튼을 눌렀기 때문에 보여지는 파형의 실제 가로축은 0.01/div 이고, 오른쪽 사진을 자세히 보면, 시간지연이 두칸하고도 아주 조금 더 가 있으므로 0.021 가 된다. 따라서 이를 다음의 관계를 통하여 빛의 속력을 구해보면 다음과 같다.
m/s
오차가 거의없이 빛의 속력이 측정이 잘 되었다.
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2013.05.08
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