전반사 및 초점거리실험

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 관련이론
4. 실험기구 및 재료
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 실험분석
8. 결론

본문내용

1. 실험 제목
: 전반사 및 초점거리 실험

2. 실험 목적
: 렌즈의 초점거리를 결정하고 렌즈에 의한 상의 배율을 측정한다.

3. 관련 이론
1) 전반사
진행파가 진행 중인 매질과는 다른 매질 또는 불연속적인 변화가 있는 경계면에 부딪쳐 방향이 바뀌어 원래의 매질 속의 새로운 방향으로 진행하는 현상을 반사라 한다. 파동이 경계면에서 종류가 다른 매질로 진행하면 보통 반사파와 투과파를 수반한다. 투과 없이 전체가 반사되는 경우를 전반사 또는 완전반사라고 한다. 전반사는 파동이 굴절률이 높은 매질에서 낮은 매질로 입사될 때 일어나는 현상이다. 파동에 의해 경계면에서 일어나는 반사에는 다음과 같은 법칙이 성립한다. 즉 입사광선과 반사광선은 경계면의 법선과 같은 평면 안에 있게 되고 입사각과 반사각은 같다. 이것을 반사의 법칙이라 부른다. 입사각을 , 반사각을 이라 하면 반사의 법칙은 다음과 같이 표현된다.
진행파가 평탄한 경계면을 넘어서 원래의 매질과는 다른 매질 속으로 들어갈 때나 동일 매질이라도 온도차 등에 의해서 파동의 속도가 변하여 진행방향이 달라지는 현상을 굴절이라 한다. 이러한 굴절에서의 중요한 점은 각 매질에서 파동의 파장은 변하더라도 진동수는 다른 매질에서도 변하지 않는다는 것이다. 이러한 파동의 성질을 이용하면 경계면에서의 굴절에 관해서 일정한 법칙이 도출되는데, 이것을 굴절의 법칙 또는 스넬의 법칙이라고도 한다.
입사각을 , 굴절각을 라 하고, 입사되는 매질의 굴절률을 , 투과되는 매질의 굴절율을 라 하면 굴절에 관한 스넬의 법칙은 다음과 같이 표현되어진다.

2) 초점거리
a를 물체와 렌즈 간의 거리, b를 렌즈에서 상까지의 거리, f를 렌즈의 초점거리라고 하자. 페르마의 원리에 따른 굴절법칙에 의해 물체와 얇은 구면렌즈에 의해 맺혀진 상의 위치는 다음과 같은 방정식으로 주어지게 된다.

참고 자료

일반물리학 실험, 임현화 외 3인, 형설출판사
일반물리학, 신규승 외 10인, 형설출판사