상
실험1. 색의 합성
(1) 흰 종이 위에 광원을 둔다. 기본 색이 보이도록 광원의 색필터를 맞춘다. 광원의 앞부 분을 약 1cm 정도 올리면 빛이 좀 더 먼 거리를 진행한다.
(2) 광원 앞에 볼록렌즈를 두어 초점에서 빛이 교차되도록 한다. 합성된 빛을 관찰하고 기 록한다.
실험2. 프리즘
(1) 광원을 흰 종이 위에 올려두고 하나의 백색광이 보이도록 맞춘다.
(2) 그림 32.2와 같이 사각 프리즘의 삼각 모서리를 프리즘으로 사용한다. 빛의 투과를 크 게 하기 위해 프리즘 끝 부분에 빛이 지나도록 한다.
(3) 프리즘을 돌려서 투과한 빛의 각()을 가능한 크게 하고 빛이 여러 가지 색으로 나누어 지게 한다. 어떤 색이 보이고, 순서는 어떻게 되는가? 어떤 색이 최대각으로 굴절되는 가?
(4) 광원을 돌려 세 가지 기본 색이 프리즘으로 들어가도록 한다. 나오는 색들은 나란한가?
실험3. 반사(평면과 곡면 거울)
a. 평면거울
(1) 광원을 흰 종이 위에 올려두고 하나의 백색광이 보이도록 한다.
(2) 평면거울 면에 빛이 입사되도록 백색광의 경로에 거울을 놓고 들어가는 빛과 반사되는 빛이 잘 보이도록 거울 면의 각도를 맞추어 놓는다.
(3) 평면거울 면을 그린 후 들어가는 빛과 반사되는 빛의 경로를 그리고 화살표로 빛의 진 행방향을 표시한다.
(4) 종이 위에 거울 면에 대한 수직선을 표시한다.
(5) 그림 32.3과 같이 입사각 와 반사각을 재고 그림에 기록한다. 두 각 모두 수직선으로 부터 잰다.
(6) 입사각을 두 번 더 바꾸면서 반사각을 측정한다.
b. 오목거울과 볼록거울
오목거울은 나란한 광선을 하나의 초점에 모은다. 초점거리는 거울면 중심으로부터 초점까지의 거리로 거울의 곡률 반지름은 초점거리의 두 배이다.
(1) 그림 32.4와 같이 다섯 개의 백색광선을 사용하여 오목거울을 비추게 하여 반사되게 한 다. 거울면, 들어가는 빛과 반사되는 빛의 경로를 그리고 빛의 방향을 화살표로 표시한 다.
(2) 다섯 개의 반사한 빛이 교차하는 점이 초점이다. 거울 면의 중심으로부터 초점까지의 거리(초점거리)를 재고 기록한다.
(3) 그림 32.5와 같이 컴퍼스를 사용하여 거울 면과 일치하는 원을 그린다. 곡률 반지름을 재고 기록한다.
(4) 볼록거울에 대해서도 위 (7)~(9) 과정을 반복한다. 볼록거울에서 반사된 빛은 퍼지고 교차되지 않는다. 자를 사용하여 반사된 빛을 거울면 뒤쪽으로 연장하여 그린다. 이 연 장선이 교차하는 점이 초점이다.
실험4. 스넬의 법칙
(1) 광원을 흰 종이 위에 놓고 백색광 한 줄기가 보이도록 마스크를 조정한다.
(2) 그림 32.7과 같이 사각프리즘을 놓고 평행한 부분을 빛이 지나도록 조정한다.
(3) 사각프리즘의 모양을 그리고 들어가는 빛, 나가는 빛의 경로를 그린다.
(4) 사각프리즘을 제거하고 빛이 들어간 점과 나간 점을 연결하여 그린다.
(5) 빛이 들어간 점에서 사각프리즘의 면과 수직인 직선을 긋는다.
(6) 입사각과 굴절각을 재고 기록한다.
(7) 입사각의 크기를 두 번 더 바꾸어 위 과정을 반복한다.
(8) 공기의 굴절률을 1이라 가정하여 아크릴 사각프리즘의 굴절률의 평균을 구하고 알려진 굴절률(n=1.5)과 상대오차를 구한다.
실험5. 완전 반사
(1) 광원을 흰 종이 위에 놓고 백색광 한 줄기만 보이도록 마스크를 조정한다.
(2) 그림 32.10과 같이 사각프리즘을 놓는다. 광선이 삼각 꼭짓점에 너무 가깝게 입사하지 않도록 유의한다.
(3) 나오는 빛이 거의 사라지도록 사각프리즘을 돌린다. 굴절된 빛이 사라질 때쯤 색깔별로 나눠지는데 빨간색이 사라지면 정확히 맞춰진 것이다.
(4) 사각프리즘의 표면을 따라 모양을 그리고 빛이 들어간 지점, 내부반사간 된 지점, 나오 는 지점을 정확히 표시한다.
(5) 사각프리즘을 제거하고 그림 32.11과 같이 들어간 빛과 반사된 빛을 그리고, 2를 각 도기로 재어 임계각 를 기록한다.
(6) 아크릴의 주어진 굴절률로 스넬의 법칙을 이용하여 임계각을 계산하고 측정값과 계산값 사이의 상대오차를 구한다.
8. 참고문헌 및 출처
일반물리학실험, 부산대학교 물리학 교재편찬위원회, 청범출판사, p.347~352
일반 물리학, Halliday Resnick Walker 공저, 범한서적, 33장~34장
http://cafe.daum.net/pnuphyslee (부산대학교 일반물리학 강의 카페)
http://physica.gsnu.ac.kr/physedu/modexp/MEmain.htm