일반물리실험 - 편광 (Polarization)

일반물리실험 - 편광 (Polarization)

⊙ 실험목적
두 편광자의 편광축이 이루는 각과 두 편광자를 통과한 빛의 세기를 관측하여 말러스 법칙을 확인할 수 있다.

⊙ 이론
1. 편광(1)
　빛은 전자기파로서 횡파이며 [그림. 1]과 같이 전기장(E)과 자기장(B)의 방향은 서로 직각이다.
빛은 [그림. 1]과 같이 진행방향(z-축)에 수직한 면(X-Y 평면)을 따라 진동하게 되는데 편광되지 않은 빛은 X-Y 평면상에서 모든 방향으로 진동하게 되고 진동은 X와 Y방향의 두 성분으로 분해할 수 있다. 만약 [그림. 3]과 같이 편광기(Polarizer, P1)에 의해 어떤 한 방향으로만 진동한다면 이 빛은 평면 편광(Plane Polarization)되었다고 하며, 그 진동방향을 편광방향이라고 부른다. 편광판의 편광방향에 평행한 전기장 성분은 편광판을 통과하고 이에 수직인 성분은 흡수된다. 그래서 분석기(Analyzer, P2)를 편광기(Polarizer, P1)에 수직한 방향으로 둔다면 빛은 보이지 않게 된다.

2. Malus의 법칙 (코사인제곱 규칙) (2)
편광자를 거친 입사광(I0)의 편광방향과 검광자의 편광축의 방향이 이루는 각을 라고 하면 전기장의 평향성분 Ey는 Ey = Ecos라 할 수 있다. 빛과 같은 전자기파의 세기는 전기장 크기의 제곱에 비례하므로 I는 Ey2에 비례하고 I0는 E2에 비례한다. 따라서, 검광자를 통과한 빛의 세기 I는
I = I0 cos2
이며 이를 Malus의 법칙이라 한다.

⊙ 실험기구 및 장치

⊙ 실험방법
[센서 초기화]
1. 모션센서의 노란색선과 검은색선을 인터페이스 박스에 연결한다. (노란색 연결선을 가장 왼쪽으로 연결하고, 검은색 연결선을 그 옆에 연결한다.) Light Sensor 의 DIN 플러그를 인터페이스의 Analog Channel A에 연결한다. (아래 그림 참조)
2. 인터페이스의 전원과 컴퓨터의 전원을 켠다.
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