물��학및실험2 (9) 반사왿� 굴절

1. 실험 목적
공간을 나가던 빛의 방향이 거울에 의해 변화되는데 거울로 들어오는 빛의 방향과 반사되는 빛의 방향 사이에 존재하는 특별한 관계를 관찰하고 이해한다. 또한, 빛의 굴절 현상을 관찰하고 이를 이해한다. 빛의 굴절 현상의 특이한 경우인 내부 전반사 현상을 관찰하고, 거울을 사용하지 않고 빛을 반사시키는 방법을 이해한다.

2. 실험 이론
2.1. 반사의 법칙
거울면에 들어온 빛은 그 순서를 잃지 않고 방향만 바뀌어 나간다. 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 과 반사각 의 관계식은 다음과 같다.
이것을 빛의 반사법칙이라 한다.
2.2. 굴절의 법칙
투명한 물질 속에서 직진하던 빛이 성질이 다른 물질을 만나면 두 물질의 경계면에서 일부분은 반사하여 되돌아오고, 일부분은 다른 물질 속으로 투과하여 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 빛의 속력에 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 물 위를 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. 그러나 옆줄의 한쪽 끝이 다른 쪽보다 먼저 경계면에 도달하면 빛이 나가던 방향이 꺾이게 된다.
[사진 2]는 빛의 나감이 빠른 공기 중에서 나감이 느린 물속으로 빛이 들어갈 때 꺾이는 모양을 나타낸 것이다.