[자연과학] 응용전자기학 - 브루스터 각(Brewster Angle) 실험

브루스터 각(Brewster Angle) 실험

1. 목적

P파와 S파 각각을 유리면에 입사시켜 반사율이 입사각에 따라 어떻게 변화하는지 조사하고, Brewster Angle을 찾아보자.

2. 이론

광선이 매질에 입사각 로 입사할 때 입사면과 입사파의 전기장 의 방향이 수직이면 파(parallel)라고 하고, 평행이면 파(senkrecht, normal)라고 한다.
반사파를 power meter로 측정해 보면, 입사각 에 따라서 반사율 이 천천히 변화함을 알 수 있다. 반사율 은 수학적으로
(-polarization) (1)
(-polarization) (2)
으로 나타나며, (굴절률)이므로,
(3)

이다.

만약 이면, 거의 수직입사가 되어 굴절률이 1.5인 유리의 경우 약 의 반사율을 갖게 된다.
(4)
- Brewster Angle
식(2)에서 파을 갖는 입사파가 들어올 때는 반사율 인 어떤 각 (Brewster angle)이 있음을 알 수 있다.
즉,




결국, 혹은 이다. 유리의 경우 굴절률 이므로, 이다.
3. 실험장치 및 방법
3.1 실험장치
반도체 레이저, 편광자(Polarizer), 유리판, 각도기, Power meter
3.2 실험방법

실험1) 반사율로부터 유리의 굴절률 측정

(1) 레이저 입사빔을 유리면에 거의 수직 입사시킨다.

(단, 최대한 측정이 가능하도록 장치한다.)

(2) 유리를 통과하기 전의 입사빔과 반사된 빔을 측정한다.

실험2) Brewster angle

(1) 그림과 같이 장치를 설치한 후, 입사파의 편광이 입사면과 평행하도록 한다.(-polarization)

…

(2) 유리면에서 반사되어 나오는 빛의 세기를 power meter로 측정한다.

(3) 입사각 를 까지 씩 변화시키면서 반사율

(4) 대 의 그래프를 그린다.

(5) 편광에 대하여 반사율이 이 되는 Brewster angle을 찾아라.

(6) 입사파의 평면이 입사면과 수직이 되도록 하여 (파) (2)~(4)과정을 되풀이 한다.

4. 실험 결과

실험1) 반사율로부터 유리의 굴절률 측정

실험2) Brewster angle

5.6

6.4

7.6

8.2

9.1