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이번글은
2023학년도 수능
(2022년도에 치러짐)
물리학1 - 11번 문제 풀이입니다
문제는 다음과 같습니다
글의 순서는
1. 빛의 굴절, 스넬의 법칙, 전반사
2. 문제풀이
입니다
1. 빛의 굴절, 스넬의 법칙, 전반사
1) 빛의 굴절
빛의 속력은 약
로 알려져 있습니다
하지만 이 속력은
빛이 진공에서 진행하는 속력입니다
만약 빛이 진공이 아닌
다른 매질에서 이동한다면
이보다 느린 속력으로 진행합니다
매질마다의 빛의 속력은
굴절률이라는 수치로 표기됩니다
굴절이라는 단어가 들어가는 이유는
빛이 진행하다가 매질이 바뀌는 경우
빛의 양끝의 속력차에 의해
진행방향이 꺾이게 되고
이를 통해
매질에 따른 속력차를 알게 되어
굴절률(꺾이는 정도)로
속력의 차이를 설명합니다
진공에서의 굴절률을 1을 기준으로
꺾이는 정도로 굴절률을 정합니다
2) 스넬의 법칙
스넬의 법칙은
빛의 진행에서 매질의 변화에 의해
빛의 속력과 파장의 변화와
진행경로의 꺾임에 대하여
제시합니다
매질이 바뀔 때 빛이 꺾이게 되고
이를 통해
매질 마다의 빛의 속력을 시사합니다
그리고 꺽이는 각도를
매질의 굴절률차이로 설명이 가능하여
꺾이는 정도를 통하여 매질의 굴절률을
알 수 있습니다
스넬의 법칙에 따르면
굴절률이 낮은 데서 높은 데로 진행하는 빛은
법선방향으로 꺽이게 되고
굴절률이 높은데서 낮은 데로 진행하는 빛은
법선의 바깥쪽으로 꺾이게 됩니다
3) 전반사
스넬의 법칙에 따르면
굴절률이 높은데서 낮은 데로 진행하는 빛은
법선의 바깥쪽으로 꺾이게 됩니다
이 경우에 굴절각이 90도가 넘으면
빛은 매질을 넘어
가지 못하고
매질의 경계에서 반사가 일어납니다
정확히는 모든 매질의 경계에서는
반사와 굴절이 같이 일어나지만
전반사의 경우는 전부다 반사가 되어
전반사라고 불리웁니다
전반사는 굴절각이 90도 이므로
sin값이 1이 되어
의 공식을 얻을 수 있습니다
이때의 입사각을 임계각이라고 합니다
임계각은 굴절각이 90도 이므로
입사각이 임계각보다 크다면
모든 빛이 반사되는
전반사가 일어납니다
2. 문제풀이
ㄱ)
(가)에서 A에서 B로 입사하는 빛은
입사각 보다 굴절각이 작으므로
속력이 느려졌음을 알 수 있습니다
속력은 파장이 짧아져서 느려지므로
A에서의 파장이 더 깁니다
ㄱ은 맞습니다
ㄴ)
위와 같이 두 각이 같음을 알고 풀면 쉽습니다
(가)에서는 임계각이기 때문에
C에서의 굴절각이 90도입니다
(나)에서의 입사각이 90도보다 작으므로
굴절각이 임계각보다 작고
이등변삼각형이라 세타 2의 원인인 입사각이
세타 1의 굴절각보다 작으므로
세타 2가 1보다 작다는 결론이 나옵니다
ㄷ)
(가)에서
원 내부의 각도가 같은데
외부의 각도가 다른 것으로 미루어
A와 C의 굴절률이 다름을 알 수 있습니다
각도차이가 더 큰 C가 더 굴절률이 낮다고
추론할 수 있습니다
그러므로 A와 B사이의 임계각은
B와 C사이보다 큽니다
ㄷ은 틀렸습니다
ㄱ만 맞으므로
정답은 1번입니다
이번글에서는
2023학년도 수능
(2022년도에 치러짐)
물리학1 - 11번 문제 풀이와
스넬의 법칙, 전반사에 대하여
이야기하였습니다
다음 글은 12번 문제풀이입니다
수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 12번, 특수상대성이론, 길이수축, 시간지연, 동시성의 상대성
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musics.tistory.com
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