2001년04월29일 29번
[광학가공] 굴절율이 1.0인 공기에서 굴절율이 2.0 인 매질로 수직으로 입사한 빛의 반사 및 굴절에 관한 다음 표현중 옳은 것은?
- ① 반사각은 90도 이다.
- ② 굴절각은 90도 이다.
- ③ 반사하는 빛의 세기는 입사하는 빛의 세기의 1/3 이다.
- ④ 투과하는 빛의 세기는 입사하는 빛의 세기의 8/9 이다.
(정답률: 알수없음)
문제 해설
정답은 "투과하는 빛의 세기는 입사하는 빛의 세기의 8/9 이다." 입니다.
이유는 굴절법칙과 에너지 보존 법칙에 따라 입사하는 빛의 세기와 투과하는 빛의 세기는 다음과 같은 관계를 가집니다.
입사하는 빛의 세기 = 반사하는 빛의 세기 + 굴절된 빛의 세기
또한, 굴절법칙에 따라 다음과 같은 관계를 가집니다.
sin(입사각) / sin(굴절각) = 입사하는 매질의 굴절율 / 굴절하는 매질의 굴절율
이 문제에서는 굴절율이 1.0인 공기에서 굴절율이 2.0인 매질로 수직으로 입사한 빛을 다루고 있으므로, 입사각은 90도이고 굴절각은 sin^-1(1/2) = 30도입니다.
따라서, 위의 두 식을 이용하여 계산하면 다음과 같습니다.
입사하는 빛의 세기 = 반사하는 빛의 세기 + 굴절된 빛의 세기
입사하는 빛의 세기 = 반사하는 빛의 세기 + (8/9) x 입사하는 빛의 세기
반사하는 빛의 세기 = (1/3) x 입사하는 빛의 세기
따라서, 투과하는 빛의 세기는 입사하는 빛의 세기의 8/9이 됩니다.
이유는 굴절법칙과 에너지 보존 법칙에 따라 입사하는 빛의 세기와 투과하는 빛의 세기는 다음과 같은 관계를 가집니다.
입사하는 빛의 세기 = 반사하는 빛의 세기 + 굴절된 빛의 세기
또한, 굴절법칙에 따라 다음과 같은 관계를 가집니다.
sin(입사각) / sin(굴절각) = 입사하는 매질의 굴절율 / 굴절하는 매질의 굴절율
이 문제에서는 굴절율이 1.0인 공기에서 굴절율이 2.0인 매질로 수직으로 입사한 빛을 다루고 있으므로, 입사각은 90도이고 굴절각은 sin^-1(1/2) = 30도입니다.
따라서, 위의 두 식을 이용하여 계산하면 다음과 같습니다.
입사하는 빛의 세기 = 반사하는 빛의 세기 + 굴절된 빛의 세기
입사하는 빛의 세기 = 반사하는 빛의 세기 + (8/9) x 입사하는 빛의 세기
반사하는 빛의 세기 = (1/3) x 입사하는 빛의 세기
따라서, 투과하는 빛의 세기는 입사하는 빛의 세기의 8/9이 됩니다.