물리학 - 광학실험

광학실험

1.실험목적
1) 공간을 나가던 빛의 방향이 거울에 의해 변화되는데 거울로 들어오는 빛의 방향과 반사되는 빛의 방향 사이에 존재하는 특별한 관계를 관찰하고 이해한다 .
2) 빛의 굴절 현상을 관찰하고 이를 이해한다 .
3) 내부전반사 현상을 관찰 이해하고 , 거울을 사용하지 않고 빛을 반사시키는 방법을 이해한다 .

2.이론
거울면에 들어온 빛은 그 순서를 잃지 않고 방향만 바뀌어 나간다 .
그림 1-1 처럼 거울면에 수직인 선 ( 법선 ) 에서부터 들어오는 광선 ( 입사광선 ) 까지 잰 각을 입사각이라 하고 거울면에 수직인 선 ( 법선 ) 에서부터 나가는 광선 ( 반사광선 ) 까지 잰 각을 반사각이라고 부른다 .
광선이 거울면에 들어와 반사하여 나갈 때 입사각 , 1 과 반사각 2 의 관계식은 다음과 같다 .
1 = 2
이것을 빛의 반사법칙이라 한다 .

투명한 물질 속에서 직진하던 빛이 성질이 다른 물질을 만나면 두 물질의 경계면에서 일부분은 반사하여 되돌아오고 , 일부분은 다른 물질 속으로 들어간다 . 한 물질에서 다른 물질로 빛이 들어갈 때 , 두 물질의 경계면에서 빛의 나가던 방향이 꺾이는 현상이 나타나는데 , 이를 빛의 굴절이라고 부른다 .
이는 두 물질 속에서 빛이 달려가는 빠르기에 차이가 있기 때문이다 . 가령 여러분이 옆으로 나란히 줄을 지어 달리고 있을 때 , 한쪽의 달리는 빠르기와 다른 쪽의 달리는 빠르기가 다르다면 옆줄이 틀어지는 것을 경험했을 것이다 .
물결이 옆줄을 지어 물위를 퍼져 나아가듯이 빛도 옆줄을 지어 공기 속이나 투명한 물질 속을 달려간다 . 따라서 빠르기가 다른 두 물질의 경계면을 빛이 통과할 때 달려가는 옆줄의 모든 부분이 동시에 경계면에 닿으면 꺾이지 않고 빠르기만 변하여 나간다 . 그러나 옆줄의 한쪽 끝이 다른 쪽보다 먼저 경계면에 도달하면 빛이 나가던 방향이 꺾이게 된다 .
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