[일반물리실험2] 9. 기하광학 결과보고서

목차

1. 실험 목적 및 이론
(1) 실험 목적
(2) 실험 이론
(3) 준비물

2. 실험 방법
(1) 실험 장치의 이해
(2) 스넬의 법칙과 전반사
(3) 렌즈의 기본 기능
(4) 렌즈 조합

3. Discussion

본문내용

(1) 실험 목적

빛의 굴절과 반사를 이해하고 렌즈를 응용할 수 있다. 실험을 마치고 나면 조교가 내는 문제를 풀어 합격 판정을 받아야 한다.

(2) 실험 이론

1. 굴절 법칙 (스넬의 법칙)

굴절률이 n1과 n2인 서로 다른 두 매질이 맞닿아 있을 때 매질을 통과하는 빛의 경로는 매질마다 광속이 다르므로 휘게 되는데, 그 휜 정도를 빛의 입사 평면 상에서 각도로 표시하면 θ1과 θ2가 된다. 이때 스넬의 법칙은 다음과 같이 정의된다.
{sin theta _{1}} over {sin theta _{2}} = {v _{1}} over {v _{2}} = {lambda _{1}} over {lambda _{2}} = {n _{2}} over {n _{1}} 또는 n _{1} sin theta _{1} =n _{2} sin theta _{2}
이러한 스넬의 법칙은 두 매질 간의 투자율이 서로 같을 경우에만 성립한다. 만일 두 매질 간의 투자율이 서로 같지 않을 경우 스넬의 법칙을 이용하여 굴절각을 구하는 시도는 성공하지 않으며 다른 방식으로 접근하여야만 한다.

2. 전반사

전반사는 빛이 특정면에서 100% 반사되는 것을 가리킨다. 예를 들어 유리에 부딪히는 빛의 입사각이 임계각보다 클 경우 빛은 그 유리를 투과하지 못하고 100% 반사된다. 이러한 현상을 전반사라 한다. 전반사는 표면의 법선에 대한 파동의 입사각이 특정한 임계각(critical angle)보다 클 때 발생하는 현상이다. 굴절률(refractive index)이 경계면에서 낮아질 때, 입사각(incident angle)이 임계각보다 클 경우에 파동은 매질을 통과하지 못하고 모두 반사된다. 임계각은 이러한 전반사가 일어나는 입사각의 최솟값이다.

3. 렌즈 공식

렌즈 방정식은 물리학에서 모든 광선이 근축광선이라고 가정했을 때, 얇은 렌즈에서 물체거리, 상거리, 초점거리 간의 관계를 나타낸 식을 말한다.

참고 자료

없음