빛의 반사와 굴절

1. 실험 목적 반사와 굴절의 법칙을 이해하고 굴절률을 계산한다. 2. 이론 ①호이겐스의 원리 빛의 파동설에서 광파의 진행 상태를 작도하는 데 쓴 원리. 시간 경과에 따라 나타나는 파면형태 변화는 일정한 시각의 파면 위의 각점을 새로운 제 2파원으로 간주하고, 제 2파 파면집합에 접하는 면을 작도하면 기하학적으로 결정할 수 있다는 것을 말한다. 즉 파도가 퍼질 때 파도의 골짜기 또는 산처럼 위상이 같은 점을 이은 면을 파면이라 하고, 파면이 평판이면 평면파, 구면이면 구면파라 한다. 파동의 진행방향과 파면은 서로 수직이다. 어떤 시각에서 파면상의 각 점이 파원이 되어 새로운 구면파를 보낸다고 생각하면 된다. 호이겐스는 이것을 빛의 파동설에서 광파의 진행상태를 작도하는 데 이용하였다. 이 이론을 바탕으로 반사의 법칙과 굴절의 법칙이 나오게 되었다. ②반사의 법칙 :경계면을 통해 들어오는 빛의 입사각과 반사각은 같다. 먼저 매질1과 매질2가 만나는 선을 경계면이라 한다. 이 경계면에서 파동은 일부가 투과해서 들어가는 데 그림처럼 비스듬히 들어가면 빨간색 점선처럼 직진하는 것이 아니라 각도가 입사각(45도)보다 작아지게 된다. 이렇게 각이 꺾이게 되는 현상을 굴절이라고 하고 각도가 꺽여서 투과하여 진행하는 빛을 굴절광이라 칭한다. 이에 반해 반사되는 광선인 반사광은 각도의 변화가 없이 진행하게 되고, 이때 두 매질이 만나는 경계면에 수직인 선을 법선이라고 한다. 관습적으로 입사광의 각도를 경계면과의 각도가 아닌 법선과의 각도로 측정하며, 반사광의 각도도 마찬가지로 법선과의 각도로 측정한다. 파란광선에서 보듯이 입사광이 진행할 때 입사광과 법선과의 사이각을 입사각이라 하며,. 반사광과 법선과의 사이각을 반사각이라 한다. ③굴절의 법칙 1. 입사 광선, 굴절 광선 및 경계면에 내린 수선은 모두 같은 평면 내에 존재한다.