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빛의 반사 Mount Hood reflected in Mirror Lake, Oregon 빛의 반사 빛의 반사 광선 ray : 빛의 진행 방향을 따라 그린 가상적인 선 파면 wavefront : 파동의 위상이 같은 점들로 이루어지는 면 2 차원인 수면에 존재하는 수면파의 파면은 1 차원 곡선이다 파면 wavefront : 파동의 위상이 같은 점들로 이루어지는 면 3 차원 공간을 전파하는 파동의 파면은 파의 진행 방향에 수직한 면이다. 평면 또는 구면이 될 수 있다. 빛의 반사 reflection of light d diffuse reflection 확산 반사 – 거친 면 d 빛의 반사 reflection of light specular reflection 거울 반사 d 법선 normal : 반사면에 대해 수직 빛의 반사 reflection of light 반사광선 입사광선 입사각과 반사각은 같다 빛의 굴절 refraction of light 법선 normal : 경계면에 대해 수직 빛의 굴절 refraction of light sin 1 sin 2 1 2 v1 v2 v1, v2 는 각 매질에서의 빛의 속력 빛의 굴절 refraction of light 법선 normal : 경계면에 대해 수직 v1, v2 는 각 매질에서의 빛의 속력 점 A 에서 점 B 까지 최단시간에 이르는 경로 점A 점B Huygens 의 원리 파면의 모든 점들은 2차 파동의 파원이 된다. 빛의 굴절 refraction of light Huygens 의 원리에 따라 아래쪽 매질에서 빛의 속도가 느리다 굴절율 index of refraction 매질의 굴절율 n c c : 진공에서 빛의 속력 v v : 매질에서 빛의 속력 v 는 항상 c 보다 작다. n 1 다른 매질을 통과하더라도 빛의 진동수는 변화하지 않는다. 파동의 속도 v f 법선 normal : 경계면에 대해 수직 빛의 굴절 refraction of light sin 1 sin 2 1 2 v1 v2 v1, v2 는 각 매질에서의 빛의 속력 빛의 굴절 refraction of light sin 1 sin 2 v1 v2 f 1 1 f 22 1 2 f1 f 2 sin 1 sin 2 v1 v2 c n 1 c n 2 n1 sin 1 n 2 sin 2 Snell’s law 분산 dispersion 여러가지 다른 종류의 유리의 굴절율 굴절율은 파장에 따라 다르다 일반적으로 파장이 짧은 빛의 굴절율이 높다. 보라색이 빨간색보다 많이 굴절된다. 프리즘 prism 하얀 색의 빛이 가시 광선 spectrum으로 분해된다 무지개 rainbow 무지개 rainbow 겹무지개의 경우, 물방울 안에서 빛이 2 번 반사하므로, 색의 순서가 바뀌게 된다. 이 때 입사광과 굴절광 사이의 각도는 50 – 53 도 정도이다. 전반사 total internal reflection 전반사 total internal reflection 전반사 total internal reflection 전반사 total internal reflection 1 공기 Snell’s law n1 sin 1 n 2 sin 2 물 2 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 진행할 경우, 일부의 빛은 반사하 고, 나머지는 굴절되어 소한 매질 로 전파한다. 전반사 total internal reflection 1 공기 Snell’s law n1 sin 1 n 2 sin 2 물 2 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 진행할 경우, 일부의 빛은 반사하 고, 나머지는 굴절되어 소한 매질 로 전파한다. 전반사 total internal reflection 1 공기 Snell’s law n1 sin 1 n 2 sin 2 물 2 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 진행할 경우, 일부의 빛은 반사하 고, 나머지는 굴절되어 소한 매질 로 전파한다. 전반사 total internal reflection 1 공기 Snell’s law n1 sin 1 n 2 sin 2 물 2 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 진행할 경우, 일부의 빛은 반사하 고, 나머지는 굴절되어 소한 매질 로 전파한다. 전반사 total internal reflection 1 공기 Snell’s law n1 sin 1 n 2 sin 2 물 2 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 진행할 경우, 일부의 빛은 반사하 고, 나머지는 굴절되어 소한 매질 로 전파한다. 그림처럼 굴절되는 파동이 수면 에 평행하게 되면 더 이상 굴절은 일어나지 않으며, 모든 빛이 반사 된다. 전반사 total internal reflection 1 공기 Snell’s law n1 sin 1 n 2 sin 2 물 2 이 때 2 의 값이 전반사 임계각 c 이다. 이 때 1 는 90도이다. n1 sin 90 n 2 sin c sin c n1 n2 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 진행할 경우, 일부의 빛은 반사하 고, 나머지는 굴절되어 소한 매질 로 전파한다. 그림처럼 굴절되는 파동이 수면 에 평행하게 되면 더 이상 굴절은 일어나지 않으며, 모든 빛이 반사 된다. 전반사의 응용 1. fiber optics 전반사의 응용 1. fiber optics 전반사의 응용 1. fiber optics 전반사의 응용 2. Multi-Touch Sensing through Frustrated Total Internal Reflection http://www.cs.nyu.edu/~jhan/ftirsense/