Refraction   굴절

1. 굴절 (屈折, Refraction)

  ㅇ 빛(光) 또는 전파(電波)는 직진성을 가지고 있으나, 
     - 진행하는 파(波)가 밀도가 다른 매질을 만날 때, 
     - 그 경계면을 넘어서, 속도가 변하고 진로가 바뀌는 현상
         


2. 매질 굴절률에 따른 진행방향

  ※ 굴절율이 다른 매질을 통과할 때, 진행속도의 차이로 인해 진행방향이 바뀜
     - 매질 밀도 때문

  ㅇ 동일 매질에서는 직진하지만, 
     - 굴절율이 더 높은 매질로 나아갈 때 (n1 < n2), 법선 방향으로 가까워짐
     - 굴절율이 더 낮은 매질로 나아갈 때 (n1 > n2), 법선 방향에서 멀어짐

  ㅇ 소한 매질(진공 등)에서 밀한 매질(고체 등)로 들어갈 때, 법선 방향으로 접근함
     - 속도 => 느려짐, 파장 => 짧아짐, (v = λf)
     - 굴절률 => 커짐, (n = c/v = c/λf)
     - 경계면에서 => 경계면 먼쪽으로 휘어짐
         

  ㅇ 밀한 매질에서 소한 매질로 들어갈 때, 법선 방향에서 멀어짐
     - 속도 => 빨라짐, 파장 => 길어짐, (v = λf)
     - 굴절률 => 작아짐, (n = c/v = c/λf)
     - 경계면에서 => 경계면 가깝게 휘어짐
        


3. 매질 굴절률에 따른 진동수, 파장

  ㅇ 서로다른 굴절률의 매질들에서도, 주파수,주기는 동일 함
     - 즉, f1 = f2, T1 = T2
        . 결국, 다른 매질로 건너갈 때, 진동수는 변하지 않고, 파장 만 변함


4. 매질 굴절률에 따른 각도 변화

  ㅇ (굴절 각도 관계)
     - 굴절되는 각도 (굴절각)    ☞  스넬의 법칙 (굴절의 법칙)

  ㅇ (입사각,굴절각,꺾임각 관계)  
     - 입사각 α, 굴절각 α', 꺽임각 δ 간의 관계
        . δ = α - α'
     * 꺽임각 : 입사각과 굴절각 간의 각도 차이 
        . 입사 광선과 출사 광선 간의 각도 차이 
     * 입사각이 커짐에 따라, 꺽임각도 커지게 됨


5. 파장에 따라 다른 굴절률을 보이는 상호작용

  ㅇ 굴절 현상은, 빛과 매질의 상호작용에 따라 달라짐     ☞ 분산 참조
     - 빛의 속도가, 매질에 따라 달라지며, 
        . (매질 속도와 빛의 속도 관계)
           .. 굴절되는 정도의 정량화   ☞  굴절률 (매질 간 속도의 比)
     - 이에따라, 매질의 굴절 정도가, 빛의 파장에 따라 달라짐
     - 결국, 굴절률은, 파장에 따라 달라짐
        . 짧은 파장(보라색)이 긴 파장(빨간색)보다 더 많이 꺾임

  ㅇ 파장에 따른 굴절률 변화를 관찰 가능한 도구  ☞  프리즘
     - 빛이 프리즘을 통과할 때, 7가지 연속적으로 분리된 색 스펙트럼 형성  :  분광