일반물��학실험-빛의속도 측정,광섬유

1. Abstract
본 실험에서는 서로 다른 길이의 두 개의 광섬유를 준비한 뒤, 광섬유에 광선을 쏨으로써 빛의 속도를 측정하고자 하였다. 이러한 방법으로 빛의 속도를 이론값의 15% 이내 오차로 측정할 수 있었다. 데이터들이 양의 오차를 보였는데, 그 이유는 전반사 과정에서 매질과 매질 사이의 경계면에서 빛이 이동한다는 것을 오차 원인으로 생각하였다. 빛의 속도를 감소시키는 오차 원인으로는 계속 반사하기 때문에 광섬유 길이보다 빛이 이동한 길이가 더 많다는 점이 있었으나, 이 오차 원인보다 매질의 경계면에서의 빛의 이동이 더 큰 오차일 것이라 결론지었다.

2. Introduction
본 실험은 광섬유 두 개의 경로차를 이용하여 빛의 속도를 측정하는 실험이다. 광섬유를 통과할 때 빛은 짧은 거리를 통해 이동하면 빠르게 도착하므로, 광섬유의 경로차를 이용하여 빛의 속도를 측정하는 것이 가능하다. 실험을 위해서 oscilloscope, 회로 장비 등을 사용할 것이다. 광섬유를 연결하여 두 광섬유간의 길이 차로 의한 시간 차이를 통해 빛의 속도를 측정할 것이다. 따라서 준비물은 다음과 같다.
회로 장비, bnc 케이블, 광섬유, 디지털 오실로스코프, 분석 프로그램 등

3. Theoretical Background
가. 굴절 및 반사
굴절률이 다른 매질을 통과하는 빛을 생각해보면, 빛은 두 매질의 경계면에서 진행 방향이 굴절되어 나아가는 것처럼 보인다. 이 현상을 굴절이라고 한다. 굴절률과 입사각 및 굴절각을 각각 라고 두면, 스넬의 법칙이라 불리우는 다음과 같은 식이 성립한다. 그 이유는 페르마의 최단거리 원리로부터 유도 가능하다.

한편, 굴절각인 가 90도를 넘어가는 경우가 생기는데, 이 경우는 굴절률이 높은 매질로 나아가려는 경우에 생기는 현상이고, 굴절각이 90도 일 때의 입사각을 임계각이라고 한다. 입사각이 임계각보다 커지게 되면 빛의 경우 전반사를 하게 된다.