[자연과학]실험보고서 - 프리즘에서 최소편의각[Angles of minimum deviation for a prism] 실험

실험. 프리즘의 최소 편의각
Angles of minimum deviation for a prism

1. 실험 목적

프리즘에서 최소편의각(Angles of minimum deviation for a prism) 각 굴절률 사이의 상관관계를 이해하고, 최소편의각을 이용한 굴절률의 정밀 측정과정을 실험한다.

2. 실험 이론

1) 프리즘의 최소편의각

프리즘은 내부전반사 효과와 광분산효과 때문에 망원경, 쌍안경, 현미경, 사진기, 각종 분광기 또는 분광광도계에서 널리 사용되는 광학소자이며, 그 기능에 따라서 반사용 프리즘, 편광 프리즘, 분산용(EH는 굴절) 프리즘으로 대별될 수 있다. 반사용 프리즘의 종류와 기능이 그림 1에 나타나 있으며, 편광프리즘의 종류와 기능이 그림 2에 보여진다. 분광기용으로 사용되는 분산용 프리즘의 경우 입사광이 발산 또는 수렴할 때 상면에서의 비점수차를 최소화하기 위해서 입사광선의 방향과 출사광선과 이루는 각(편의각)이 최소가 되도�� 조절하는 것이 필요하다. 이 각도는 프리즘이 갖는 불변량으로서 “최소편의각” 이라고 불리워진다. 본 실험에서는 최소편의각의 존재를 확인하고, 최소편의각과 굴절률 사이의 상관관계를…(생략)

이다.

(a) 월라스톤(Wollaston) 프리즘. (b) 로촌(Rochon) 프리즘. (c) 세나몬트(Senarmont) 프리즘.

4. 실험 방법

① 아래 그림과 같이 부품을 정렬한다. 각도판의 0-0선을 레일과 나란히 한다. 각도판의 중심에 중심포스트를 세우고, 레이저 광이 각도판의 중심을 통과하도록 조절한다.

② 프리즘 꼭지각의 이등분선을 회전판의 90-90을 가리키는 중심선과 일치시키고, 이등분선을 따라 꼭지점에서 길이의 1/3되는 점에 회전판의 중심을 둔다.

③ 회전판을 서서히 돌려 반사한 광이 실틈으로 되돌아 들어가는 각을 측정하여 기록한다. 이 각이 입사각이 0인 위치를 나타낸다.

④ 회전판을 돌려 입사각을 변화시키면서, 편의각을 측정하여 기록하고, 최소편의각 을 찾아본다.

⑤ 프리즘 형태의 플라스틱 통에 물, 알코올, 글리세린을 차례로 넣어 ①~④ 까지를 반복하여 이들에 대한 (최소 편의각)과 프리즘의 꼭지각 를 측정하고, 이를 이용하여 He-Ne 레이저 파장에 대한 굴절 N을 구한다.

5. 질문

①