스넬의 법칙3

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 질문 및 토의

본문내용

1. 실험목적
백색광과 사각 프리즘을 사용하여 빛의 굴절에 대한 스넬의 법칙을 이해한다. 나란한 광선을 얇은 볼록렌즈와 오목 렌즈에 입사시켜 광선의 진행 경로를 관찰한다. 이로부터 볼록 렌즈와 오목렌즈의 차이점을 배운다.

2. 실험원리
(1) 스넬의 법칙
빛이 투명한 매질1에서 매질2로 진행을 할 때 빛은 굴절이 되며 굴절이 되는 각도는 스넬의 법칙을 따른다. 스넬의 법칙은 입사각이 θ_1,굴절각이 θ_2,그리고 각각의 매질에서의 굴절률을 n_1, n_2,라고 할 때

n_1 sinθ_1=n_2 sinθ_2

로서, 굴절각은 입사각과 물질의 굴절률에 따른다는 것을 나타낸다. 빛의 굴절률은 빛의 진동수에 따라 달라지므로 주어진 각으로 물질에 입사하는 백색광은 구성 성분의 진동수에 따라 다른 색으로 분리되어 제각기 다른 각도로 굽어진다. 그림2와 같이 빛이 굴절률이 큰 물질에서 작은 물질로 진행하면 입사각보다 더 큰각도로 굴절되고, 입사각이 임게각보다 크면 굴절된 빛은 없고 완전 내부 반사가 일어난다. 만일 그림3과 같이 입사각이 정확히 임계각과 같아서 굴절각이 90도가 되면 스넬의 법칙은 다음과 같다.

n_1 sinθ_c=n_2 sin90

여기서 공기의 굴절률 n_2=1이라고 할 때 , 다시 쓰면 다음과 같다.
1/sin⁡〖θ_c 〗

3. 실험 기구 및 재료
광원 , 사각 프리즘 , 사각 볼록 렌즈 , 사각 오목렌즈 , 각도기 , 자 , 종이

4. 실험방법
실험1 스넬의법칙
(1) 광원을 흰 종이 위에 놓고 백색광 한 줄기가 보이도록 맞춘다.
(2) 그림4와 같이 사각 프리즘을 놓고 빛이 평행한 부분을 지나도록 조정한다.
(3) 사각 프리즘의 모양을 그리고 들어가는 빛 , 나가는 빛의 경로를 그린다.
(4) 사각 프리즘을 제거하고 빛이 들어간 점과 나간 점을 연결하여 그린다.
(5) 빛이 들어간 점에서 사각 프리즘의 면과 수직인 직선을 긋는다.

참고 자료

실험목적 : 부산대학교 물리학교재편찬위원회 , 일반물리학실험(2014) , 청문각 263페이지
실험원리 : 부산대학교 물리학교재편찬위원회 , 일반물리학실험(2014) , 청문각 , 263페이지
실험 기구 및 재료 : 부산대학교 물리학교재편찬위원회 , 일반물리학실험(2014) , 청문각 , 264페이지
실험방법 : 부산대학교 물리학교재편찬위원회 , 일반물리학실험(2014) , 청문각 , 265페이지
질문 및 토의 문제 : 부산대학교 물리학교재편찬위원회 , 일반물리학실험(2014) , 청문각 , 265페이지
질문 및 토의 답변 : 교재 편찬 위원회 , 일반물리학 9판 , 북스힐 참고