결과 보고서 - 빛의 속력, 빈사 법칙, 굴절(스넬의) 법칙, 내부 전반사

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결과 보고서 - 빛의 속력, 빈사 법칙, 굴절(스넬의) 법칙, 내부 전반사에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

어나는 이유는 스넬의 법칙에서 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 입사할 때는, 입사각보다 굴절각이 더 크게 되는데, 이렇게 입사각을 점점 증가시켜 보면 굴절각이 90° 도달하게 되어 입사된 빛이 매질의 경계를 통과하지 못하는 각도가 생기게 된다. 이때의 각도를 임계각이라고 하며, 임계각보다 큰 입사각으로 입사된 빛은 모두 반사를 일으키게 되고, 이를 전반사라고 한다. 앞의 사진 중 오른쪽 사진을 보면, 입사각이 약 43.5° 일 때, 전반사 현상이 일어남을 볼 수 있다.
<결론 및 자기평가> 빛이 밀한 매질에서 소한 매질로 입사를 할 때는 전반사 현상이 일어날 수 있으며, 아크릴의 임계각은 43.5°이다.
4. 실험결과 및 고찰(정리)
1) 실험 A에서 우리조에서 측정한 빛의 속력은 m/s 로 매우 정확한 값을 측정하였다.
2) 입사각과 반사각, 굴절각의 관계는 위에서 분석을 마쳤다. 또한 입사각과 반사각은 완전히 같은 값이므로 비례계수가 1 이고, 이 결과 반사의 법칙이 성립한다.
3) 앞의 실험B에서 Logger Pro3 분석을 하였기에 반복하지 않겠다. 앞에선, 가로축을 굴절각의 사인값으로, 세로축을 입사각의 사인값으로 하여, 앞의 그래프의 기울기가 굴절률이 가 되게끔 하였고, 그 결과 측정한 아크릴의 굴절률은 1.47이 나왔다. 다른 참고문헌에서는 대략 1.5 정도로 나오는데 비교적 적은 오차로 실험이 잘 된 것 같다.
4) 측정한 아크릴의 임계각은 43.5° 이다.
5) 상대 굴절률이 1/1.33 인 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 입사할 경우 임계각은 48.6° 가 나온다. 그렇다면 이 생물이 소한 매질을 볼 수 있는 입체각은 97.2° 가 된다.
6)
실험에서 측정한 값은 1.47인데 계산치와 매우 흡사하게 나온다.
5. 연습문제
1) 물의 굴절률은 1.33 이고, 아크릴의 굴절률은 1.47 이므로 물이 소한 매질이 되고, 아크릴이 여전히 밀한 매질로 결과는 나올 것이다. 앞의 실험을 반복하여, 스넬의 법칙을 적용시키면 물의 굴절률을 측정할 수 있다. 실험은 사각의 수족관에 물에 젖어도 되는 장비들만 넣고, 레이저는 수족관 밖에서 수직입사하는 식으로 하여 공기와 물 사이의 굴절이 일어나지 않도록 하여 앞의 실험을 고스란히 반복하면 된다.
2) 입사와 굴절은 의 관계를 만족해야한다. 따라서 공기중에서 다이아몬드로 입사를 할 때, 의 관계이므로,
입사각 30° 일 때, 굴절각 11.9°
입사각 45° 일 때, 굴절각 17°
입사각 60° 일 때, 굴절각 21°
3) 빛이 진행을 하다가 거울을 만나면 고정단 반사와 같은 반사가 일어나므로 상이 반대로 바뀌게 된다.
4) 의 관계에 의해서
외부반사(소-밀) : 19.2°
내부산사(밀-소) : 49.5°
5)
위의 식을 풀면 임계각은 57° 가 나온다. 계산은 생략하겠음.
6) 물에서 공기 중으로 입사할 때의 임계각을 구해보면,
임계각은 50.3° 가 나온다. 따라서 임계각 이상의 각도로 입사를 해야 전반사가 일어나므로 45°로 입사할 경우 전반사가 일어나지 않는다.

키워드

빛의 속력,   빈사 법칙,   굴절 법칙