광섬유를 이용한 빛의 속력 측정 실험 보고서

소개글

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목차

Ⅰ. 도입

Ⅱ. 이론
[1] 빛의 굴절
[2] 내부 전반사
[3] 광섬유
[4] 광섬유와 오실로스코프를 이용한 빛의 속력 측정

Ⅲ. 실험방법

Ⅳ. 결과
[1] 실험값

Ⅴ. 결과 분석

Ⅵ. 오차 논의 및 검토

Ⅶ. 결론

본문내용

I. 도입
빛의 속력 측정 장치에서 850nm 파장의 LED 광원을 이용하여 두 갈래의 빛 신호를 발생시키고 한 신호는 곧바로 오실로스코프에, 다른 신호는 주어진 길이의 광섬유를 지나 오실로스코프에 도달케 한다. 그러면 이 두 빛의 신호는 오실로스코프 화면에 시간에 대한 전압의 파형으로 나타내어지는데, 이 두 빛의 신호가 서로 다른 거리를 진행하여 왔기 때문에 오실로스코프 화면상의 두 파형은 약간의 시간차가 발생하게 된다. 이 시간차와 광섬유를 진행한 거리를 이용하여 광섬유 내를 진행하는 빛의 속력을 측정하고, 이어 광섬유의 굴절률을 이용하여 빛이 진공을 진행하는 속력을 알아낸다.

이상의 실험을 통해서 빛의 속력이 유한하다는 사실과 진공이 아닌 매질 내를 진행할 때 속력이 느려진다는 점, 그리고 상당히 신뢰할 수 있는 범위 내에서 빛의 속력을 측정할 수 있음을 알아본다. 그리고 광섬유를 이용하면 직진성을 가진 빛을 광섬유의 코어 내에 가두어 광섬유를 따라 곡선 경로로 진행시킬 수 있음을 알고, 이러한 광섬유 내의 빛의 진행 원리인 빛의 굴절과 내부 전반사에 대해서도 이해한다. 끝으로 오실로스코프는 많은 연구에서 기본적으로 사용되는 매우 유용한 측정기기이기 때문에 우리 학생들은 훗날 여러 경로로 이를 접하게 될 것이다. 이때, 이 기기에 대한 부담감을 덜고 쉬이 다룰 수 있도록 먼저 경험해 보는 시간을 갖는 것도 실험의 중요한 부분임을 이해하고 오실로스코프의 조작법을 익혀보도록 한다.

II. 이론
[1] 빛의 굴절
한 매질에서 진행 중인 빛이 다른 매질과의 경계면에 닿으면 일부는 매질의 경계면에서 반사되고 나머지는 매질을 투과하여 진행한다. 이때, 매질을 투과하는 빛은 경계면에서 꺾여 진행하게 되는데, 이러한 현상을 굴절이라고 한다. 한편, 빛 에너지가 전파되는 경로를 나타내는 직선을 광선이라고 하는데, 이후의 논의에서는 기하 광학의 측면에서 빛이라는 용어 대신에 광선이라는 용어를 사용하는 것이 원리 설명에 적합하므로 광선이라는 용어를 사용할 것이다.

참고 자료

없음