[물��]광학실험

Ⅰ. Introduction
이번 실험에서는 빛의 기본성질 중 반사왿� 굴절에 관한 성질을 알아보도록 하자. 또한 반사에 의한 편광 실험도 알아보도록 한다. 첫 번째 실험은 공간을 나가던 빛의 방향이 거울에 의해 변화되는데 거울로 들어오는 빛의 방향과 반사되는 빛의 방향 사이에 존재하는 특별한 관계를 관찰하고 이해한다. 두 번째 실험은 빛의 굴절 현상을 관찰하고 이를 이해한다. 세 번째 실험은 내부 전반사 현상을 관찰 이해하고, 거울을 사용하지 않고 빛을 반사시키는 방법을 이해한다. 네 번째 실험은 반사에 의한 편광을 이해하고 부르스터 각을 측정한다.


Ⅱ. Theory
첫 번째 실험의 원리는 거울면에 들어온 빛은 그 순서를 잃지 않고 방향만 바뀌어 나간다. 그림 1-1처럼 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 들어왿� 반사하여 나갈 때 입사각, θ1과 반사각 θ2의 관계식은 다음과 같다.
θ1=θ2
이것을 빛의 반사법칙이라 한다.
두 번째 실험은 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 빠르기왿� 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