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빛의 속도와 굴절각 질문이요...

작성자반짝이는별| 작성시간15.09.09| 조회수621| 댓글 57

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  • 답댓글 작성자 미생 작성시간15.09.09 슬픈낭만 이 Cauchy's formula 공식은 슬픈낭만님이 Hecht 한글판 내용을 적어주셨듯이 분산관계에 있을 때 사용하는 공식인 것입니다. 이것으로 제가 매질의 경계면에서 전자기파의 굴절과 어떤 관련이 있는지 명확하게 언급하지는 못하겠습니다. 솔직히 해석이 맞는지 자신하기 힘들어서요. ^^; 대신에 그리피스, 라이츠 책 있으신 분은 한 번 해당 부분 읽어보세요.

    위키백과에 Cauchy식이 들어간 것은 항목 자체가 '분산(광학)'이므로 오류같아 보이지 않습니다. 단지 제가 전자기파의 분산관계에 대한 이해가 부족해서 식의 의미를 끌어내지 못해서요 ㅠ 이것으로 슬픈낭만님의 제가 찾아본 것에 대해 알려달라는 언급에 대한 답변을 마무리해요!
  • 답댓글 작성자 미생 작성시간15.09.10 2016서울물리 [서울물리님 15.09.09. 12:20 사진 속 표의 내용 관련]

    댓글 중에 plasmonics님이 알려준 사이트에서 유리(사진은 SiO2로 선택했어요. 옵션이 많은데 뭐가 뭔지 잘 몰라서 ㅠ 유리는 이산화규소가 주 성분이니 비슷할 것 같아서요)

    파장별로 굴절률이 잘 나오는데 표에 있는 420nm, 590nm, 720nm를 넣으니 표에 적혀있는 대로의 수치는 안나왔어요. 590nm가 1.46이라고 할 때 420nm은 1.48, 720nm은 1.45정도로 나와요. 굴절률이 파장(진동수)에 달라지는 것은 맞는 것 같은데 조금 복잡한 공식을 따르는 것 같아요. 그래서 가시광선에서는 대략 1.5라고 생각해도 무리가 없을 것 같아요~ ^.^ (혹시 궁금하셨을까봐 댓글 남겨요)
    댓글 첨부 이미지 이미지 확대
  • 답댓글 작성자 2016서울물리 작성시간15.09.10 미생 열정에 박수를..!! 제가 아는 쉬운방법을 알려드리고자한건데 얘기가 엉뚱한방향으로샜네요 ㅠㅠ
  • 답댓글 작성자 미생 작성시간15.09.10 2016서울물리 덕분에 이것 저것 찾아보고 좋았어요. 감사해요! ^.^
  • 삭제된 댓글입니다.
  • 답댓글 작성자 반짝이는별 작성자 본인 여부 작성자 작성시간15.09.09 스낼의 법칙으로 속도 빠른 곳에서 각도가 더 큰 건 알겠는데요. 같은 매질에서 왜 C가 B보다 꺾이는 각도가 큰지 모르겠어요~
  • 답댓글 작성자 슬픈낭만 작성시간15.09.09 반짝이는별 댓글을 모르고 삭제해 버렸네요. 스넬의 법칙을 이용할 필요없이 그냥 단순히 생각해야 풀리는 문제입니다.
    b와 c 빛 중에서 b의 에너지 간격이 더 크니까 진동수가 더 큰 빛이며 그 빛은 파란색 영역의 빛이 되겠지요.
    c를 빨간색 영역의 빛이라고 생각하시면 되겠구요.
    일반적으로 프리즘에서 빨간빛이 파란빛보다 덜 굴절되기 때문에 굴절이 많이 되는 2가 파란빛이라 말할 수 있겠고
    2가 B라고 설명가능하겠습니다.
    그런데 답이 2가 c라고 나온 이유는 궁금하네요.

    저런 문제는 일반적으로 파란빛이 빨간빛보다 더 많이 꺽인다는 것을 알아야 풀 수 있는 문제이고,
    저 실험 자체만으로 왜 파란빛이 더 많이 꺽이는지 설명할 수 없습니다.
  • 작성자 반짝이는별 작성자 본인 여부 작성자 작성시간15.09.09 결론은 이거죠? 댓글 첨부 이미지 이미지 확대
  • 답댓글 작성자 미생 작성시간15.09.09 네.
  • 작성자 물빠 작성시간15.09.09 수준을 높인다면 진동수와 관련이 없다고는 할수 없으나 어디까지나 고등학교 문제 입니다..
    진동수는 보통 일정하다고 해놓고 스넬의 법칙이나 파장, 속력 등을 설명합니다.
    슬픈낭만님께서 11:24 에 달아논거 처럼 간단하게 생각하고 풀이하면됩니다.
    이 문제에서는 복잡하게 진동수까지 생각할 필요는 없을 것 같네요.
  • 작성자 plasmonics 작성시간15.09.09 그냥 지나가다가 한마디 남길께요... 굴절률은 진동수의 함수 또는 파장의 함수라는 표현 써도 되요. 학계에서도 그런표현 사용합니다.
    다만 진동수를 직접쓰기 보다... E(eV) 의 함수로 더 많이 표현하긴 합니다.
    참고로 제가 나노광학 연구할때 많이 참조하던 사이트 추천해드릴께요 http://refractiveindex.info/ 대부분의 물질의 굴절률을 파장또는 진동수의 함수 (여기서도 표현이 eV 이네요)로 볼수있습니다.
  • 답댓글 작성자 미생 작성시간15.09.09 우와 물질만 선택하면 굴절률, 복소굴절률, 투과계수 등 정보가 자세하네요. 지금은 아니겠지만 언젠가는 유용하게 사용할 날이 오겠죠!
    이전 댓글에 남겨주신 굴절률과 파장, 진동수의 관계에 대한 설명 잘 읽었어요. 결국 매질에 파가 투과할 때의 분산관계(?)가 굴절률에 영향을 미치는군요. Cauchy's formula가 굴절률과 상관 없는 것으로 생각을 마무리 하고 있었는데, 다시 굴절률의 중심에 올려진 느낌이에요. 범위가 임용범위를 넘는 것 같아서 더 도전은 못하겠지만, 관심가는 주제에요. 제 영어실력이 부족해서 그런데, Cauchy's formula는 도체와는 해당없죠? 찾아본 자료에 보면 적용하는 것이 nonconducting media가 많아서요...
  • 답댓글 작성자 plasmonics 작성시간15.09.10 미생 아 제가 이전에 댓글 남겼었나요? 암튼 관심이 많으시다니 반갑습니다. 올려주신 과정상에서 Cauchy's formula 는 중간에 공명진동수랑 먼부분임을 가정하고 간단히 approximation 한 식이므로 도체와 안맞을수 있습니다 왜냐하면 도체는 곳곳에 공명진동수인 부분 (정확히 interband transition 구간이라고 합니다.) 이 있습니다. cauchy's formula 는 부도체중에서도 공명구간 외에부분을 기술할수있는 한정적인 공식이고요..
    예를 들어 유리의(SiO2) 경우는 150nm 아래 부근에서 더이상 투명하지 않은데 이부분에서는 cauchy's formula는 적용안되겠졍
  • 답댓글 작성자 plasmonics 작성시간15.09.10 plasmonics 리피스 전자기학에서 cauchy's formula 를 유도하는 과정에서쓴 모델 전자의 감쇠 상수과 고유진동수 팩터를 넣는 그 모델을 모통 lorentz model 이라고 하는데 거기서 정확히 식을 가져온 9.172식은 꽤 정확히 기술할수있습니다. 도체인 경우에는 자유전자의 의한 보정을 약간 해주는데 모델은 거의 비슷합니다 lorentz-drude model 이라고 합니다. Lorentz-drude model 이 보편적인 도체를 기술하는 모델이고요....최근에 나온 advanced 한 모델중에(제가 좋아하는 모델) 진동자에 phase term 을 추가한 drude CP model (각 진동자의 phase 가 다르다고 가정하는 모델) 은 더 정확히 기술할수있습니다.
    너무 말이 많아졌는데;;
  • 답댓글 작성자 plasmonics 작성시간15.09.10 plasmonics 도체쪽은 lorentz-drude model 검색하시면 공부하실수 있어요 헥트책 봐도되고요
  • 답댓글 작성자 미생 작성시간15.09.10 plasmonics 네, 설명 듣고 Reitz책 보니 Cauchy's formula 다음인 19.5절이 The Drude free electron theory예요. 식만 복잡해서 넘겨버렸는데 설명 듣고 보니 새롭네요. Hecht책 등 참고할께요! 그리고 dispersion relation에 대한 설명 감사해요. Cauchy's formula는 투명한 광투과성 부도체에 주로 적용한다는 설명도요. 나중에 더 궁금한 점 생기면 여쭤볼께요. 감사해요!
  • 작성자 plasmonics 작성시간15.09.10 그리고 분산관계가 굴절률에 미친다는말은 거꾸로 된거고요 ..... 굴절률이 파장에 따라 다르기때문에 분산이 있는거죠 분산관계(dispersion relation) 라고 이름을 붙이는 이유는 이게 꽤 중요한 요소이기 때문입니다.니다.... 이게 빛의 group velocity 와도 관계가 있고 여러 light-matter interaction 할때 물리현상과 밀접하게 관련이 있습니다.
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