또 지나가다가 발견해서 글 남기겠습니다.
일단 작업 해놓으신 자료를 보니 어느정도 그자체로 답을 얻으신듯 합니다.
윗부분에 설명 해주신 부분에 대해서는 제가 자세히 이해를 못하겠습니다만 제가 어느정도 알고 있다고 생각되는 부분에 대해서만 코멘트를 조금 남겨 보도록 하겠습니다.
일단 매질이 굴절률이 1.5인 액체에서 굴절률 1의 공기를 지나가는에서.
지금 이상황은 이 홈페이지에서도 유사한 상황을 찾을수 있습니다.
단순히 위의 상황은 빛이 렌즈를 지나는 상황과 동일합니다.
다만 상황이 공기의 굴절률 문제로 볼록렌즈 역활은 아니고 오목렌즈 역활을 한다고 생각이 됩니다.
홈페이지내에 빛-> 기하광학->렌즈의 조합에서 몇페이지 넘어가시면 시뮬레이션 프로그램도 있더군요.(시뮬레이션 프로그램에서는 테마를 오목렌즈 + 볼록렌즈 조합이 이에 해당하는 것 같습니다. 매질->공기와 공기->매질부분을 다 생각을 하면)
가시광선과 레이져에 대한 이야기도 하셨는데
무지개가 생기는 원리에 대해서 어느정도 아실듯 싶습니다.
빛 -> 빛의 성질 -> 무지개 원리 에 2번째 페이지던가 보면 무지개 시뮬레이션이 있습니다.
레이져님께서 하셨던 실험과 크게 다르지 않은 원리를 보여주는 실험이 있습니다.(굴절률이 역이기에 엄청 다른 실험이라고 하셔도 인정합니다.)
가시광선과 레이져 차이를 보시고 싶으시다면 이 시뮬레이션이 최고 인듯 싶습니다.
레이져의 상황을 보시려거는 그냥 RUN을 한번만 실행 시키시면 됩니다.
그리고 가시광선에서의 상황을 보시고 싶으시면 실험이 끝나고나서 다시 RUN을 또 누르시면 됩니다.
여러 파장에서 굴절이 어떻게 되는지까지 잘 세팅이 되어 있어서 엄청 이해하시기가 편하게 되어 있더군요.
결론은 레이져로 실험하시면 엄청 편해보일듯 싶습니다.
고속카메라로 찍으려면 어떤형태이든지 광원이 필요할테고(CCD든 CMOS든 어찌되었던 광이 있어야 촬영이 되지 않겠습니까?) 광원의 구조와 매질의 상태까지 테스팅이 되어 있으며 오토캐드로 작도도 가능하시니
> 영의 간섭에 의해 어두운 부분인 도너츠 형이 관찰되는 것인지, 빛이 굴절함으로 인해 테두리에 빛이 투과하지 않는 경계가 보이는 것인지 이유가 궁금합니다.
도 해결하실수 있으실듯 합니다.
아참 첨부 그림을 보니 조금만 더 손보시면 바로 답을 얻으실수 있을거 같기도 합니다.
다만 전재 조건이 레이저가 매질에만 들어간다는 조건과 빛의 방향이 왼쪽에서 오른쪽이 아니라 관측자 앞쪽에서 관측자 뒷쪽이 된다면 바로 답이 나오지 않을까요??
> 레이져님께서 말씀하시길....
>
> 먼저 지나가는 사람님 답변 감사합니다.
> 일단 제가 이 현상에 대해 관심을 가지게 된 계기를 말씀드리면, 고속카메라를 이용한 액체관측시 액체속의 기포가 관측되었습니다. 그 기포의 형상이 도너츠 형상으로 관측되어 왜 그런지에 대해 의문을 갖게 되었습니다. (미소 관로(600마이크로의 사각관로)내의 액체의 흐름을 관찰하기 위한 목적이였으므로, 고속카메라 사용)
> 관찰 원리가 현미경의 광원으로 사용된 빛의 산란과, 굴절 그에의한 그림자의 관측이라 생각됩니다.
> 캐드를 사용하여 매질의 굴절률이 1.5인 액체에 빛을 입사 시킬때, 그 속의 기포(공기방울임으로 공기의 굴절률1로 하였습니다.)에서의 빛의 굴절과, 산란을 계산하여 그려보았습니다.
> 첨부파일에서 보여지는 좌측의 평행한 붉은색 선이 처음 빛의 선입니다.
> 원형에 부딛쳐 퍼지고 있는 붉은선이 1차 산란광입니다. 굴절하여 투과하는 광을 보라색으로 나타내었고, 그 보라선의 2차 산란을 푸른색선으로, 그리고 투과를 연두색선으로 나타내었습니다. 푸른색선이 다시 굴절하여 빠져 나가는 것을 노란색 선으로 나타내었습니다. 보라색과 푸른색 선중 짙은 선은 전반사가 일어나는 구간입니다. 빛이 몇 퍼센트가 굴절하고 반사할 지 잘 알지 못하여, 몇번만 스케치하여 보았습니다.
> 영의 간섭에 의해 어두운 부분인 도너츠 형이 관찰되는 것인지, 빛이 굴절함으로 인해 테두리에 빛이 투과하지 않는 경계가 보이는 것인지 이유가 궁금합니다.
> 처음에는 가시광선으로 생각하면 더욱 어려운점이 많을것 같아 단색으로 간주되는 레이져로 생각해보았는데, 이젠 정말 레이져에서는 어떨지 궁금해 집니다.
> 고속도 카메라가 흑백이라 그런 현상이 나타날수도 있는것인지, 가시광선일때와 레이져 일때 차이가 있는것인지에 대해서도 가르침 부탁드립니다.
> 궁금증은 늘어만 가네요.^^
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> 신기한 마음에 관심을 가지기는 했지만, 빛에 관한 여러 지식을 첨 접하다보니 너무 정신이 없네요. 본 사이트에서 여러모로 공부하며, 가설을 세워보았습니다만, 저의 궁금증은 풀리지가 않네요. 고수님들의 가르침 부탁드립니다.*꾸벅*
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[Re]레이져의 산란과 굴절에 관해