ÇÁ·¹³Ú ¹æÁ¤½Ä


ÇÁ·¹³Ú ¹æÁ¤½Ä

¾Õ¿¡¼­ s-Æí±¤ÀÇ °æ¿ì³ª p-Æí±¤ÀÇ °æ¿ì, ¹Ý»çÆijª ±¼ÀýÆÄÀÇ ÁøÆøÀÌ ¸ðµÎ ÀÔ»çÆÄÀÇ ÁøÆø¿¡ ºñ·ÊÇÏ´Â °ÍÀ» ¾Ë¾Ò´Ù. ÀÔ»çÆÄ¿¡ ´ëÇÑ ¹Ý»çÆÄ¿Í ±¼ÀýÆÄÀÇ ÁøÆøÀÇ ºñ¸¦ °¢°¢ ¹Ý»ç°è¼ö(reflection coefficient), Åõ°ú°è¼ö(transmission coefficient)¶ó ÇÑ´Ù. (¿©±â¼­ ±¼Àý°è¼ö¶ó ÇÏÁö ¾Ê°í Åõ°ú°è¼ö¶ó ÇÏ°Ô µÈ °ÍÀº ¿µ¾î·Î ±¼ÀýÀÌ reffractionÀ¸·Î ¹Ý»çÀÇ reflection°ú ùÀÚ°¡ °°¾Æ¼­ À̸¦ ½Äº°Çϱâ À§ÇÑ ±Ã¿©ÁöÃ¥ÀÌ´Ù. µû¶ó¼­ ¿ì¸®ÀÇ ¿ë¾î·Î´Â ±¼Àý°è¼ö¶ó ÇÏ´Â °ÍÀÌ ¸¶¶¥ÇÒ °ÍÀÌ´Ù) \[ R_s = \frac{\cos\theta_i-n\cos\theta_t}{\cos\theta_i+n\cos\theta_t} \] \[ R_p = \frac{n\cos\theta_i-\cos\theta_t}{n\cos\theta_i+\cos\theta_t} \] \[ T_s = \frac{2\cos\theta_i}{\cos\theta_i+n\cos\theta_t} \] \[ T_p = \frac{2\cos\theta_i}{n\cos\theta_i+\cos\theta_t} \] ¹Ý»ç°è¼ö¿Í Åõ°ú°è¼ö¸¦ ±× Æí±¤»óÅ¿¡ µû¶ó ³ªÅ¸³½ ÀÌ ½ÄµéÀÌ ¹Ù·Î ÇÁ·¹³Ú ¹æÁ¤½Ä(Fresnel equation)ÀÌ´Ù.

À§ ½ÄÀº ¸ðµÎ ÀԻ簢 $\theta_i$, ±¼Àý°¢ $\theta_t$, »ó´ë±¼Àý·ü $n$À¸·Î ³ªÅ¸³»°í ÀÖÀ¸³ª ½º³ÚÀÇ ±¼ÀýÀÇ ¹ýÄ¢À» ÀÌ¿ëÇÏ¿© ÀԻ簢°ú »ó´ë±¼Àý·ü·Î ¹Ý»ç°è¼ö¸¦ ³ªÅ¸³»¸é ´ÙÀ½°ú °°´Ù. \[ R_s = \frac{\cos\theta_i-\sqrt{n^2-\sin^2\theta_i}}{\cos\theta_i+\sqrt{n^2-\sin^2\theta_i}} \] \[ R_p = \frac{n^2\cos\theta_i-\sqrt{n^2-\sin^2\theta_i}}{n^2\cos\theta_i+\sqrt{n^2-\sin^2\theta_i}} \]

ÇÑÆí ¹Ý»ç°è¼ö¸¦ ÀԻ簢°ú ±¼Àý°¢À¸·Î ³ªÅ¸³»¸é, \[ R_s = - \frac{\sin(\theta_i - \theta_t)}{\sin(\theta_i + \theta_t)} \] \[ R_p = \frac{\tan(\theta_i - \theta_t)}{\tan(\theta_i + \theta_t)} \] ÀÌ´Ù.

ÀԻ簢 $\theta_i$°¡ ÁÖ¾îÁö°Ô µÇ¸é ±¼Àý°¢ $\theta_t$°¡ Á¤ÇØÁö¹Ç·Î ÀÌ °è¼öµéÀº ƯÁ¤ÇÑ »ó´ë±¼Àý·ü($n$) °ª¿¡ ´ëÇØ ÀԻ簢ÀÇ ÇÔ¼ö·Î ±×·¡ÇÁ¸¦ ±×¸± ¼ö ÀÖ´Ù. ´ÙÀ½ ±×·¡ÇÁ´Â ±¼Àý·üÀ» 0.3À¸·ÎºÎÅÍ 3.0±îÁö º¯°æ½ÃÄÑ ÀÌÀÇ º¯È­¸¦ º¸°Ô ÇÑ´Ù.

graph

¹Ý»ç°è¼ö, Åõ°ú°è¼ö, ¹Ý»çÀ² ±×·¡ÇÁ_ ÀԻ簢¿¡ ´ëÇÑ ¹Ý»ç°è¼öÀÇ ÇÔ¼ö¸¦ ³ë¶õ»öÀÇ ±×·¡ÇÁ·Î ³ªÅ¸³»¾ú´Ù. 'Åõ°ú°è¼ö º¸±â'¸¦ ¼±ÅÃÇϸé Åõ°ú°è¼ö ÇÔ¼ö¸¦ ÇϴûöÀÇ ±×·¡ÇÁ·Î °°ÀÌ ³ªÅ¸³½´Ù. À̶§ »ó´ë±¼Àý·üÀÌ 1º¸´Ù ÀûÀ¸¸é ÀÌ ÇÔ¼ö´Â 1º¸´Ù Ä¿Á®¼­ ±×·¡ÇÁ°¡ È­¸é À§·Î ¹þ¾î³ª ¹ö¸°´Ù. ¶ÇÇÑ '¹Ý»çÀ² º¸±â'¸¦ ¼±ÅÃÇÏ¸é ¹Ý»ç°è¼öÀÇ Á¦°öÀÎ ¹Ý»çÀ²À» ºÓÀº»öÀÇ ±×·¡ÇÁ·Î º¸¿©ÁØ´Ù. ÇÑÆí ±×·¡ÇÁ À§¸¦ ¸¶¿ì½º·Î Ŭ¸¯Çϸé ÀÌ ÀԻ簢¿¡ ´ëÇÑ ¿©·¯ °ªµéÀ» È­¸éÀÇ ¿À¸¥Æí¿¡ ¼öÄ¡¸¦ ³ªÅ¸³½´Ù. ±×·¡ÇÁ´Â p-pol, s-polÀÇ Ç¥½ÄÀÌ ºÙ¾î ÀÖ´Â µ¥ ÀÌ´Â °¢°¢ p-Æí±¤, s-Æí±¤À» ³ªÅ¸³½´Ù.

ÇÑÆí À§ ±×·¡ÇÁ¿¡¼­ '¹Ý»çÀ² º¸±â'¸¦ ¼±ÅÃÇÏ°Ô µÇ¸é ¹Ý»ç°è¼öÀÇ Á¦°ö, Áï ÀÔ»çÇÏ´Â ºûÀÇ ¹à±â¿¡ ´ëÇØ ¹Ý»çÇÏ´Â ºûÀÇ ¹à±âÀÎ ¹Ý»çÀ²(reflectance) $\mathcal{R}=|R|^2$À» ºÓÀº »öÀÇ ±×·¡ÇÁ·Î º¸¿©ÁÖ°Ô µÈ´Ù. ¸¶Âù°¡Áö·Î ÀÔ»çÇÏ´Â ºûÀÇ ¹à±â¿¡ ´ëÇØ Åõ°úÇÏ´Â ºûÀÇ ¹à±â´Â Åõ°úÀ²(transmittance) $\mathcal{T}=|T|^2$·Î¼­ ÀÌ´Â ´Ü¼øÈ÷ Åõ°ú°è¼öÀÇ Á¦°öÀ¸·Î Á¤ÀǵÇÁö´Â ¾Ê´Â´Ù. ÀÌ´Â µÎ ¸ÅÁú¿¡¼­ÀÇ ±¼Àý·üÀÌ ´Ù¸¥ °Í°ú ÇÔ²² ´Ü¸éÀû(cross section)ÀÌ ´Þ¶óÁö±â ¶§¹®ÀÌ´Ù. $\mathcal{R}$°ú $\mathcal{T}$ »çÀÌ¿¡´Â $\mathcal{R}+\mathcal{T}=1$ÀÇ °ü°è°¡ ¼º¸³µÈ´Ù. (½ÇÀº ÀÌ °ü°è´Â ¿¡³ÊÁöº¸Á¸¹ýÄ¢ÀÌ´Ù. Áï À¯ÀüüÀÇ °æ°è¿¡¼­´Â Àü·ù°¡ È帣Áö ¾Ê¾Æ ¼Õ½ÇµÇ´Â ¿¡³ÊÁö°¡ ¾ø°í µû¶ó¼­ ¿¡³ÊÁö°¡ Èí¼öµÇ¾î ¼Ò¸ðµÇ´Â °÷ÀÌ ¾ø´Ù)

p-Æí±¤ÀÇ °æ¿ì ¹Ý»ç°è¼ö°¡ 0ÀÌ µÇ´Â ƯÁ¤ÇÑ ÀԻ簢ÀÌ Á¸ÀçÇÑ´Ù. °ø±â¿¡¼­ $n=1.5$ÀÇ À¯¸®·Î ÁøÀÔÇÏ´Â °æ¿ì ÀÌ °¢Àº 56.3µµÀÎ µ¥ ÀÌ °¢À¸·Î ÀÔ»çÇÏ´Â ºûÀÇ °æ¿ì p-Æí±¤Àº ¹Ý»çµÇÁö ¾Ê°í 100% ±¼ÀýÇÒ °ÍÀÌ´Ù. ÀÌ °¢À» ºê·ç½ºÅÍ °¢(Brewster's angle) ȤÀº Æí±¤°¢(polarization angle)À̶ó ÇÑ´Ù. ÀÌ °¢ $\theta_p$´Â ¾ÕÀÇ ÇÁ·¹³Ú ¹æÁ¤½Ä¿¡¼­ $R_p=0$ÀÌ µÇ´Â Á¶°ÇÀÇ ÀԻ簢ÀÌ µÈ´Ù. \[ n^2 \cos \theta_i - \sqrt{n^2 - \sin^2 \theta_i} = 0 \] ÀÌ ½ÄÀ» Ç®ÀÌÇÏ¿© °£´ÜÇÑ ÇüÅ·Π¹Ù²Ù¸é \[ \begin{equation} \label{eq2} \tan \theta_p = n \end{equation} \] ÀÌ µÈ´Ù.

À§ ±×·¡ÇÁ¿¡¼­ »ó´ë±¼Àý·üÀ» 1.5·Î µÎ¸é °ø±â¿¡¼­ À¯¸®·Î ÁøÀÔÇÏ´Â »óȲÀÌ µÈ´Ù. À̶§ ¼öÁ÷À¸·Î ÀÔ»çÇÑ´Ù¸é $R_s=-0.2$, $R_p=0.2$ÀÇ ¹Ý»ç°è¼ö °ªÀ» °¡Áö°Ô µÈ´Ù. µû¶ó¼­ ¹Ý»çÀ²Àº $\mathcal{R}=0.04$·Î¼­ 4%ÀÇ ¹à±â·Î ¹Ý»çµÈ´Ù. ÀÌ°ÍÀº Åõ¸íÇÑ À¯¸®¸¦ ÅëÇؼ­µµ ¿ì¸®ÀÇ ¾ó±¼À» ºñÃÄ º¼ ¼ö ÀÖ´Â ÀÌÀ¯°¡ µÈ´Ù.

¸¸ÀÏ¿¡ À¯¸®¿¡¼­ °ø±â·Î ºûÀÌ ÁøÇàÇÏ´Â °æ¿ì¿¡´Â ¾î¶»°Ô ¹Ý»ç¿Í Åõ°ú¸¦ ÇÏ°Ô µÉ±î? À§ ±×·¡ÇÁ¿¡¼­ $n=0.67$·Î µÎ¸é ÀÌ·¯ÇÑ »óȲ¿¡ °¡±î¿î °á°ú¸¦ º¸¿©ÁØ´Ù. ÀÌ °æ¿ì ƯÁ¤ÇÑ ÀԻ簢 À̻󿡼­´Â 100% ¹Ý»çµÇ¾î ±¼ÀýµÇ´Â ÆÄ´Â ¼Ò¸êÇÏ°Ô µÇ´Â µ¥ À̸¦ Àü¹Ý»ç(total reflection)À̶ó ÇÑ´Ù. ÀÌ °¢À» ÀÓ°è°¢(critical angle)À̶ó ÇÏ¸ç ½ÇÁ¦ÀÇ À¯¸®¿¡¼­ °ø±â·Î ³ª°¡´Â °æ¿ì 41.8µµ ºÎ±ÙÀÌ´Ù. ÀÓ°è°¢ ÀÌ»óÀÇ ÀԻ簢¿¡¼­ ¹Ý»ç°è¼ö´Â ±× Å©±â°¡ 1ÀÎ º¹¼Ò¼öÀÇ °ªÀ» °¡Áö°Ô µÈ´Ù. ÀÓ°è°¢$\theta_c$´Â

\[ \sin \theta_c = n \]

·Î¼­ $n$ÀÌ 1º¸´Ù ÀûÀ» ¶§¿¡¸¸ Á¤ÇØÁø´Ù. ÀÌ·¸°Ô ±¼Àý·üÀÌ ´õ ÀûÀº ¸ÅÁú·Î ÁøÀÔÇÏ´Â °æ¿ìÀÇ ¹Ý»ç¸¦ ³»ºÎ¹Ý»ç(internal reflection)À̶ó ÇÏ°í ±× ¹Ý´ëÀÇ °æ¿ì¸¦ ¿ÜºÎ¹Ý»ç(external reflection)À̶ó ÇÑ´Ù. ³»ºÎ¹Ý»ç¿¡¼­ ÀÓ°è°¢ ÀÌ»óÀÇ ÀԻ簢ÀÏ ¶§ Àü¹Ý»ç Çö»óÀÌ ÀÖÀ¸¸ç ¾ÕÀÇ ±×·¡ÇÁ¿¡¼­ ¹Ý»ç°è¼ö¸¦ 1.0À¸·Î ±×·ÈÁö¸¸ ½ÇÁ¦·Î´Â º¹¼Ò¼öÀÇ Å©±â°¡ 1.0 ÀÌ°í À§»óÀº ÀԻ簢¿¡ µû¶ó 0µµ ºÎÅÍ 180µµ »çÀÌ·Î º¯ÇÑ´Ù. ÀÌ À§»óÀÇ º¯È­¿¡ ´ëÇؼ­´Â ´ÙÀ½¿¡ ¾ð±ÞÇÑ´Ù.



[Áú¹®1] ±¼Àý·üÀÌ °°À¸³ª ¼­·Î ´Ù¸¥ ¸ÅÁúÀÌ °æ°è¸¦ ÀÌ·ç°í ÀÖ´Ù. ÀÌ °æ¿ì ¸¶Ä¡ °æ°è°¡ ¾ø´Â µ¿ÀϸÅÁúÀ» ÁøÇàÇÏ´Â ºûÀÎ °Íó·³ ¹Ý»ç¾øÀÌ ±×´ë·Î Á÷ÁøÇÏ´Â °ÍÀ» °ËÁõÇ϶ó. (µû¶ó¼­ ºûÀÇ ÁøÇàÀº ¿ÀÁ÷ ¸ÅÁúÀÇ ±¼Àý·ü¿¡¸¸ ÀÇÁ¸ÇÑ´Ù)

[Áú¹®2] ¼öÁ÷ÀÔ»çÀÇ °æ¿ì ¹Ý»ç°è¼ö´Â ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ Ç¥ÇöµÇ´Â °ÍÀ» º¸¿©¶ó. \[ R_s = \frac{1-n}{n+1}, ~~~~ R_p = \frac{n-1}{n+1} \] ¼öÁ÷ÀÔ»çÀÇ °æ¿ì s-Æí±¤°ú p-Æí±¤ÀÌ ±¸ºÐµÇÁö ¾ÊÀ¸³ª ¿©±â¼­ÀÇ °á°ú´Â ¹Ý»ç°è¼öÀÇ ºÎÈ£°¡ ¹Ý´ë·Î µÇ¾î ÀÖ´Ù. ÀÌ µÎ °á°ú°¡ ½ÇÁ¦·Î °°Àº °á°ú¶ó´Â °ÍÀ» ¿©±â¼­ äÅÃÇÑ Àü±âÀåÀÇ $+$ ¹æÇâÀ» °í·ÁÇÏ¿© ¼³¸íÇ϶ó.

[Áú¹®3] ÇÁ·¹³Ú ¹æÁ¤½ÄÀ̳ª ÀÌÀÇ ÀûÀýÇÑ Ç¥Çö½ÄÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¿© °ÅÀÇ ¼öÁ÷ÀÔ»ç(Áï, $\theta_i \sim 0$)ÀÏ ¶§ \[ -R_s \approx \left( \frac{n-1}{n+1} \right) \left( 1 + \frac{\theta_i^2}{n} \right) \] \[ R_p \approx \left( \frac{n-1}{n+1} \right) \left( 1 - \frac{\theta_i^2}{n} \right) \] ÀÎ °ÍÀ» º¸¿©¶ó. (¾Õ ¹®Á¦¸¦ ÅëÇؼ­ ¾Ë¾Æ º» °Íó·³ $-R_s$°¡ $R_p$¿Í ºñ±³µÈ´Ù)

[Áú¹®4] ¹°($n=1.33$)¿¡¼­ ´ÙÀ̾Ƹóµå($n=2.42$)ÀÇ ³»ºÎ¹Ý»ç¿¡¼­ÀÇ ÀÓ°è°¢Àº ¾ó¸¶Àΰ¡? ÀÌ »óȲ¿¡¼­ÀÇ ºê·ç½ºÅÍ °¢Àº ¾ó¸¶Àΰ¡?

[Áú¹®5] ºê·ç½ºÅÍ °¢ $\theta_p$Àº ¹Ý»çÆÄ¿Í ±¼ÀýÆÄÀÇ ÁøÇà¹æÇâÀÌ 90¡Æ¸¦ ÀÌ·ê ¶§ÀÇ ÀԻ簢ÀÎ °ÍÀ» \eqref{eq2} ½ÄÀ¸·Î ºÎÅÍ Áõ¸íÇ϶ó.

[Áú¹®6] ³»ºÎ¹Ý»ç¿¡¼­ÀÇ ÀÓ°è°¢ÀÌ 45¡Æ¶ó ÇÏÀÚ. ÀÌÀÇ ¿ÜºÎ¹Ý»ç¿¡¼­ÀÇ ºê·ç½ºÅÍ °¢Àº ¾ó¸¶Àϱî?

[Áú¹®7] ºê·ç½ºÅÍ °¢¿¡ °¡±î¿î ÀԻ簢¿¡¼­´Â $s$ Æí±¤ÀÌ ÁÖµÈ ¹Ý»ç±¤ÀÌ µÈ´Ù. ÀÌ°ÍÀ» Á¦°ÅÇϱâ À§Çؼ­ Æí±¤ÆÇ(polarizer)À¸·Î µÈ Æí±¤¾È°æÀ» ¾µ ¼ö ÀÖ´Ù. ÀÚµ¿Â÷¸¦ ¿îÀüÇÒ ¶§ ¿îÀüÀÚ°¡ µµ·Î¿¡¼­ ¹Ý»çµÇ´Â žçºûÀ̳ª ÇÏ´Ã ºû µîÀÌ ¹Ý»çµÇ¾î µµ·Î°¡ ¸íÈ®ÇÏ°Ô ½Äº°µÇÁö ¾Ê´Â µ¥ Æí±¤¾È°æÀ¸·Î À̸¦ ´ëºÎºÐ Á¦°ÅÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ÀÌ ¿ø¸®¸¦ ¼³¸íÇ϶ó.


_ º¹¼Ò¼öÀÇ Å©±â_ ±¼ÀýÀÇ ¹ýÄ¢_ ¹Ý»ç¿Í Åõ°ú_ »ó´ë±¼Àý·ü_ ³»ºÎ¹Ý»ç_ Æí±¤»óÅÂ_ Àü¹Ý»ç_ ÀÓ°è°¢_ Æí±¤ÆÇ_ Àü±âÀå_ ÁøÆø_ À§»ó_ Àü·ù



Copyright ¨Ï 1999~ physica.gnu.ac.kr All rights reserved