관계 이론

굴절률의 정의

그림  액체의 굴절

굴절이란 컵에 물을 넣어 젓가락을 그 안에 넣으면 젓가락은 구부러져 보인다. 그림처럼 진한 설탕물을 넣은 곳에서는 더욱더 많이 구부러져 보인다.

이것이 빛의 굴절이라는 현상인데 물질의 밀도가 높아지면 그 굴절은 비례적으로 상승한다

그림  액체의 굴절률

경계면

공기

액체

빛

[eqn: i]

[eqn: p]

실제로 액체의 물리 상수로 사용되는 것은 굴절각이 아니고, 굴절률(index of refraction : [eqn: n])이며 다음 식에 의해 정의된다.

[eqn: 굴절률(n) ~=~ {sin~ i} over {sin~ p}]

여기서 [eqn: i] : 경계면에 대한 수직선과 입사광(공기에서)이 만드는 각도

[eqn: p] : 수직선과 굴절광(액체에서)이 이루는 각도

이와 같이 굴절률을 측정할 수 있는 장치를 굴절계라한다.

굴절계의 원리

프리즘은 시료액보다 큰 굴절을 가지고 있어 이 프리즘과 시료액과의 계면에서 일어나는 굴절현상을 이용하여 측정이 된다.

묽은 시료 일때는 프리즘과이 사이에 굴절율차가 크므로 크게 굴절한다. → A

짙은 시료 일때는 프리즘과의 사이에 굴절율차가 적게 되어 작게 굴절한다. → B

그림  굴절계의 원리

아베 굴절계

아베(ABBE) 굴절계는 햇빛 또는 전등과 같은 흰색광을 사용할 수 있으며, 시료도 몇 방울이면 되고 굴절률도 소수점 아래 셋째까지는 직접 눈으로부터 읽을 수 있게 되어 매우 편리하다.

아베 굴절계의 측정 범위는 1.3000 ~ 1.7000까지이다.

그림  아베 굴절계