굴절의 법칙 실험

프로그램

1. 화면에서 색으로 표시한 부분은 마우스로 누르거나 끌어서 상황을 변경할 수 있다.

2. 화면에서 'run'을 눌러서 프로그램을 실행실 수 있다. 노란색의 굵은 곡선의 한 순간의 파면을 나타낸다. 이 파면의 각 지점들이 만들어 내는 구면파가 시간이 진행함에 따라 커져서 그 다음 파면을 어떻게 형성하는가를 보여주게 된다.

3. 한 그림이 완성되면 파면의 생성을 중지한다. 이때 'reset'을 누르면 처음부터 다시 시작하게 된다.

4. 조건을 바꾸면 굴절된 파가 진행하는 방향, 굴절각을 시각적으로 보여주게 되는데 이는 스넬의 법칙을 미리 적용하여 굴절된 파면이 진행하게 될 방향을 예측한 것으로서 이와 실제의 파면의 행동을 비교해 볼 수 있다.

5. '반사파 보기'를 선택해 두면 매질의 경계면에서 반사되는 파동도 동시에 관측할 수 있다.

6. 가장자리에서는 빛이 통과해 버리지만 의 가장자리는 파를 반사하는 거울로 되어 있어 여기에서 파면이 반사된다. (프로그램 자체가 미리 연출된 것이 아니고 파면의 입장에서 공간의 굴절률 분포에 따라 자동으로 진행하는 양식을 결정하고 있다는 것을 강조하기 위한 것이다.)

7. 화면 왼편 아래의 'see reflected ray'로 표시된 체크박스를 선택하면 매질의 경계에서 반사하는 광선도 볼 수 있다.

실험방법

굴절의 법칙 실험

1. 두 매질의 굴절률, 입사각 및 파장은 마우스를 이용하여 변경할 수 있다. 변경하게 되면 자동으로 실행 정지되게 되어 있으므로 다시 'run'을 눌러서 파면이 이동하는 모습을 살펴보도록 하자.

2. 공기에서 물, 유리로 또는 역의 방향으로 진행하는 상황 등 다양한 조건으로 변경시켜서 파의 진행하는 양상을 관측해 보자.

3. 전반사의 상황을 만들어서 전반사가 일어랄 수 밖에 없는 원리를 알아보자.