[fisica] 광학 내용정리 (semanal 20,복습-반사/굴절)
[물리학][광학] 1. 빛의 반사 - 정반사, 난반사, 반사의 법칙, 반사파
광학(Optics)은 모든 학문이 그렇겠습니다만, 기초부터 천천히 다져나가야 깊게 파고들 수 있는 기반이 생...
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반사reflexion
optico(광학): 빛을 공부하는 학문
- 자연적특성
- 특징
- 광원fuente (스스로 빛을내는 물체)
- 전파propagacion
- 발광현상fenómenos luminosos
정의
1) 광원체 : 스스로 빛을내는 물체
반사체: 반사reflexion로 인해 빛을 내는 물체
- 1차 광원체 : 태양처럼!! 에너지를 직접 가져서 마구 분출하는 녀석
- 2차 반사체 : 달처럼 빛을 전달받아서 은은하게 빛 내는거
- 점광원fuente puntual: 관찰자로부터의 광원계까지의 거리와 관련된 면적을 생각한 광원 fuente de dimensiones con relacion a la distancia del observador al sistema optica 빛을 발하는 근원을 점으로 생각한 것으로 이론적으로 면적을 가지지 않고, 광원의 크기가 기하학적으로 차원이 없는 한 점으로 된 광원
- 면광원fuente extensa: 광원계에 가까운 광원 태양처럼 큰 크기를 가진 광원은 태양면에 점광원이 많이 모인 것으로 생각하여 면광원이라고 한다
ex) 전구는 가까이에서는 면광원이지만 멀리 떨어져서 보면 점광원으로 보인다. 별은 점광원의 좋은 보기이다. 지구에 도달하는 태양 광선은 지구에서 볼 때 평행한 광선 다발로 된 평행 광선이다. 전구의 빛을 평행 광선으로 만들려면 렌즈를 이용하면 된다.
2) 광원계 : 발광현상이 일어나는 계에 도달한 빛!
3) 광선rayo luminoso : 전파되는 빛의 위치와 방향을 나타내는 선 son las líneas que forman parte de unhazluminoso
4) 섬광haz luminoso,빔 : 광선이 모인것.
- 발산각haz divergente
- 평행각haz paralelo
- 수렴각haz convergente
입사빔incident beam: 광원계에서 물체가 발산하는 빔! 평행이거나 발산이거나~
-평행일 경우에는 물체가 무한적으로 내보내는 빛이고?
-발산일때는 광원계에 가까우며 점광원에서 내보내는 빛일때임!
emergent beam: 상을 형성하는 광원계의 빔! 발산, 평행, 수렴이 다있음
- 상이 허상virtual이다~ 그러면 발산빔이고
- 상이 확실하지않impropia 다! 그러면 평행
- 상이 실상real이다! 그러면 수렴. 젤 잘보이겟지 머 그렇게 빛을 모아대는데
기하광학의 기본원리
1) 빛의 직선: 그림자가 왜 생성되는지를 설명하는 부분!
2) 광선의 독립성: 빛은 독립적으로 전파되고, 이후 교차되어 경로를 따라 (아무것도 일어나지 않은것처럼) 전파된다!
3) 역광반환원리? : 광선의 경로는 관찰자와 광원체의 위치를 바꾸더라도 변하지 않음!
4) 반사의 법칙
5) 굴절의 법칙
반사: 광원에서 나와 직진하는 빛이 불투명한 물체의 표면superficie opaca 에서 튕겨나가는 현상
입사점을 지나는 반사면의 법선과 입사광선이 이루는 각을 입사각 A, 반사광선이 이루는 각을 반사각 B이라 하면 A와 B는 같다! => 반사의 법칙 (즉, 입사각이랑 반사각이 같다는 거)
빛의 전파속도가 입사선, 입사각 모두 동일하다!
법칙 1. 입사광선과 반사광선은 한 평면에 있음
법칙 2. 입사각과 반사각이 같음
반사의 종류
-정반사Specular reflection
-난반사Diffuse,irregular
난반사: 난반사가 일어나면, 광원체의 색은 선택적으로 흡수되거나/ 입사선에 따라 달라짐!
ex)흰색 광원체: 모든색을 반사
검은색 광원체: 반사 안함, 모든 색을 흡수! 그래서 막 종이 타고 그러자나
기타 색 있는 광원체: 반사 안함, 자기랑 같은색은 반사하고 다른색은 흡수하기!
8. Espejos :매우 엄청나게 반사하는 광택표면superficie pulida !
평평하거나, 원형(오목concavos, 볼록convexos) 일 수 있음
9. Espejos espericos 구면거울! (젤...이해하기 쉬운거라구요 이게...?ㅠㅠㅠㅠ)
구면거울의 구성요소
- C: 곡률중심centro de curvatura
- R: 곡률 반지름radio de curvatura
- V: 거울꼭짓점vertice del espejo
- α: 거울개구 각 (<ACB!)
- 주축principal axis, eje principal
- F: (거울)초점!
- f: 초점거리
여기서 문제!!!
거울의 곡률curvatura 가 변하면 곡률 반지름radio de curvatura은 어떻게 변할까용?
Cuanto mayor es el ángulo de abertura del espejo, menor es el radio de curvatura y mayor es la curvatura del espejo 거울개구각이 클수록 반지름은 짧아지고, 곡률은 늘어남!
생각해보장 일단 거 더 많이 벌리게되면(=개구각 증가), 결국 그만큼의 반지름은 짧아지게되고(구형이니까 더 좁혀지겠지!) 그만큼 곡률 즉 각도자체는 더 둥글게되니까 곡률은 증가하게 되는거.
그리고 개구각이 쵸큼이면 오른쪽처럼 그만큼 반지름 (저 점이 곡률중심인가? 그렇겠지...?)길이는 더 늘어나네 거리가 늘어난 만큼 엄 그만큼 각도가 평평해지고...생각해봐 반지름이 넓은데 그럼 그만큼 곡률이 없겠지 지구를 생각해보자 지구 존나 넓어서 이게 둥근지도 우리가 모르잔어 근데 동그란거 공 보면 곡률 딱 나오지? 그니깐 이게 반지름의 길이랑 연관이 있는거임 후.
쨋든 그래서 곡률은 그만큼 내려가게 되고, 반지름은 길이가 더 길다는 말이겟구낭.
입사점에서 구면거울의 법선normal
구면에서의 직선인 법선: 곡률중심C를 지난당!
거울의 초점foco
초점: 거울에서 주축eje principal 과 평행인 광선이 수렴convergen 하는 점을 말한다!
- 곡률중심C와 거울꼭짓점V가 모이는 중간 부분segmento 에 위치!
- 초점거리 (f) :
- 곡률반지름 r인 구면거울에 의한 반사의 경우: f=r/2
- 오목거울: f>0
- 볼록거울: f<0
눈에 보이는 광선rayos notables
특정 경로를 따라 전파되는 광선이며 반사법칙을 성립한다.
<오목거울기준>
1. 주축에 평행한 모든광선: 초첨을 통해 반사됨
2. 초점을 지나는 모든 입사선: 주축으로!
3. 곡률중심C를 지나는 입사선: 지나온 방향을 다시 돌아가게됨 (그대로 반사됨! 방향변화X, 왔던길 다시 잘 돌아가렴~~)
오 그니까 주축이랑 평행하면 결국 초점으로 지나가고, 초첨을 지나면 주축에 평행이란 얘기네 서로 반대고
그리고 입사각은 그냥 ~~그대로 지나가라! (C지나는거)
ㅇㅋㅇㅋ 이해한듯
<볼록거울>
1. 주축에 평행한 모든광선: 초점이랑 길게 연결되가꼬 반사됨! (그쪽으로 지나는게 아니다. 거기서 꺽이는거임)
2. 초점을 지나는 모든 입사선의 연장: 주축에 평행해서 내보내짐!
3. 곡률중심C를 지나는 입사선의 연장: 지나온 방향을 다시 돌아가게됨 (그대로 반사됨! 방향변화X, 왔던길 다시 잘 돌아가렴~~)
+)이해했는지 봅시당.
가우스의 거울방정식~~아이신나랑
가우스 결상식Gaussian Imaginery Equation
- 오목거울이랑 볼록거울에 적용가능!
=> 주축에 평행하게 입사된 광선은 초점으로 모인다는 공식!
가로선 증가 방정식Ecuación del aumento transversal o lineal
이거 대체 뭔지 설명해주실분...시발
부호규약convencion de signos
이게 막 뒤집어진상은 마이너스를붙여줘야해요~ 이러는얘.
저 뒤에 뭐,,,,오목거울 볼록거울 상황에 따라 어쩌구 하는애들은...이밑에 잘 정리된것 같으니 이거보고 끝내야징 ㅅㅂ 더는 못하겟서요
[대학교 일반물리2] 거울방정식(mirror equation), 부호규약(sign conventions)-2
안녕하세요 어은동죽돌이입니다! 오늘 소식을 들어보니 카이스트가 1차합격자를 발표했더군요. 벌써 입시를...
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굴절refraccion
-아인슈타인 방정식: 복사radiacion에 의해 전달된 에너지, 진동수frecuency
빛의 에너지는 진동수에 비례하는데
=> 만약 굴절시 진동수가 변화된다면 에너지가 손실되니 에너지 보존법칙에 위배됨 (아인슈타인 방정식을 유지해야함)
E=hf
h= 플랑크 상수 (입자의에너지/드브로이 진동수의 비!)
=> 전자기 복사에 의해 운반되는에너지는 주파수에 따라 다름!
굴절될 때: 진동수는 변하지 않고 (constante), 파장만 변화!
=>진동수는 파원에 의해서 결정되는 성질이기 때문
매질의 절대 굴절률indice de refraccion absoluto de un medio, transparente
빛 파장 속도와 연관됨 (진공상태vacio 나, 투명한 매체medio transparente 에서 적용가능)
n = c/v
| n : 굴절률índice de refracción c : 진공상태에서 빛의 속도velocidad de la luz en un vacío (o aire) v : 매질에서의 빛의 속도velocidad de la luz en los medios (por ejemplo, agua, aceite de oliva, etc.) |
특징:
- 차원이 없음adimensional
-1 보다 크거나 같음
- 매체에서의 빛의 파장propagacion de la luz과는 반비례관계임
굴절률이 높은 매질일수록medio mas refringente (mayor indice de refraccion) => 빛의 파장속도는 낮다menor velocidad de propagacion de la luz!
빛의 속력이 어떤 매질을 통과하느냐에 따라 달라지기 때문이다. 빛은 서로 다른 두 지점을 이동할 때 최단 시간에 도달하도록 경로를 정하는 성질이 있다.
이 때 빛이 꺾어지는 정도를 상대적으로 나타낸 것이 굴절률이다. 굴절률은 일반적으로 빛의 파장에 따라서 달라진다.
https://www.scienceall.com/%EC%A0%88%EB%8C%80-%EA%B5%B4%EC%A0%88%EB%A5%A0absolute-refractive-index/
불러오는 중입니다...
상대굴절률
서로 다른 두 매질의 굴절률을 비교
아 이거 헷갈림 음 우리는 다르게 배워가지고
n2:1 = v1/v2 라고 배웠음...
여튼.... 굴절은 빛의 파장속도의 변화에 의해 일어난다!
굴절의 법칙><
1. 굴절각, 법선, 입사각이 다 같은 평면에 있슴
2. 스넬의 법칙! 개시발!!!!
- 빛은 굴절률이 낮은거에서 높은 매질로 갈수록 법선에 더 가까워 짐! 그렇다면 저 위에 그림에서는 오메가? 2 가 더 굴절률이 높다는 뜻이겟구만용
이때 꺾인 정도 는 i-r 과 같다는건 걍 뭐... 상식
당연히 높은거에서 낮은건 그럼 그 반대! 그니까 법선에서 멀어진다~ 공식은 머 아까랑 같구,,,
꺾인 정도는 입사각과 굴절각을 빼준 값이다~~~~
매질이 변하면
- 파장속도와 파동의 길이( λ)가 변함
- frecuencia 진동수는 변화 엄슴 (색깔!)
6. 얇은 렌즈
- 동질매질? medio homogeneo
- 투명함
- 등방성 isotropo
[고급물리학] 기하광학 -거울과 렌즈에서의 광학-
기하 광학은 빛이 선을 따라 직진하는 것으로 간주하고 반사, 굴절 등의 현상을 이용하여 거울이나 렌즈에서의 상의 형성에 대해 연구하고 이용하는 분야이다. 특히 스마트폰용 카메라, 일반 카
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렌즈의 종류clasificacion de los lentes
기본적으로 convexo는: convergente 즉 빛을 모으는 렌즈임
그리고 concavo는 divergente 빛을 퍼트리는 거!
렌즈에서 상의 초점: 광학 주축이며, 무한대에 위치한 물체의 상이 형성되는 점이다!