고전역학 Classical Mechanics |
||
{{{#!wiki style="word-break: keep-all; margin:0 -10px -5px; min-height:2em; word-break:keep-all" {{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ] {{{#!wiki style="margin:-6px -1px -11px" |
<colbgcolor=#614A0A><colcolor=#fff> 기본 개념 | 텐서( 스칼라 · 벡터) · 모멘트 · 위치 · 거리( 변위 · 이동거리) · 시간 · 공간 · 질량( 질량중심) · 속력( 속도 · 가속도) · 운동( 운동량) · 힘 · 합력 · 뉴턴의 운동법칙 · 일( 일률) · 에너지( 퍼텐셜 에너지 · 운동 에너지) · 보존력 · 운동량 보존의 법칙 · 에너지 보존 법칙 · 질량 보존 법칙 · 운동 방정식 |
동역학 | 비관성 좌표계( 관성력) · 항력( 수직항력 · 마찰력) · 등속직선운동 · 등가속도 운동 · 자유 낙하 · 포물선 운동 · 원운동( 구심력 · 원심력 · 등속 원운동) · 전향력 · 운동학 · 질점의 운동역학 · 입자계의 운동역학 · 운동 방정식 | |
정역학 및 강체 역학 | 정적 평형 · 강체 · 응력( /응용) · 충돌 · 충격량 · 각속도( 각가속도) · 각운동량( 각운동량 보존 법칙 · 떨어지는 고양이 문제) · 토크( 비틀림) · 관성 모멘트 · 관성 텐서 · 우력 · 반력 · 탄성력( 후크 법칙 · 탄성의 한계) · 구성방정식 · 장동 · 소성 · 고체역학 | |
천체 역학 | 중심력 · 만유인력의 법칙 · 이체 문제( 케플러의 법칙) · 기조력 · 삼체문제( 라그랑주점) · 궤도역학 · 수정 뉴턴 역학 · 비리얼 정리 | |
진동 및 파동 | 각진동수 · 진동수 · 주기 · 파장 · 파수 · 스넬의 법칙 · 전반사 · 하위헌스 원리 · 페르마의 원리 · 간섭 · 회절 · 조화 진동자 · 산란 · 진동학 · 파동방정식 · 막의 진동 · 정상파 · 결합된 진동 · 도플러 효과 · 음향학 | |
해석 역학 | 일반화 좌표계( 자유도) · 변분법{ 오일러 방정식( 벨트라미 항등식)} · 라그랑주 역학( 해밀턴의 원리 · 라그랑지언 · 액션) · 해밀턴 역학( 해밀토니언 · 푸아송 괄호 · 정준 변환 · 해밀턴-야코비 방정식 · 위상 공간) · 뇌터 정리 · 르장드르 변환 | |
응용 및 기타 문서 | 기계공학( 기계공학 둘러보기) · 건축학( 건축공학) · 토목공학 · 치올코프스키 로켓 방정식 · 탄도학( 탄도 계수) · 자이로스코프 · 공명 · 운동 방정식 | }}}}}}}}} |
1. 개요
total reflection · 全 反 射빛과 같은 파동이 특정면에서 굴절되는 대신에 100% 반사되는 현상이다.
파동이 서로 다른 물질로 입사할때, 입사각이 물질의 임계각보다 클 경우에 전반사가 일어나서 파동이 굴절하며 나아가는 대신에 원래 매질 쪽으로 진행 방향이 바뀌어 돌아온다. 전반사가 일어나기 위해서는 빛과 같은 파동이 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 진행해야 하며, 입사각이 매질의 임계각보다 커야한다.
빛의 전반사는 반원형 유리나 투명 플라스틱 렌즈를 사용하면 쉽게 관찰할 수 있다. 레이저 포인터같은 광원에서 나오는 직진 광선을 렌즈의 곡면 쪽으로 입사시킬때, 처음에는 곡면 뒤의 수평면과 수직에 가깝게 입사시키다가 광원의 방향을 곡면을 따라 조금씩 이동시킨다. 이때 빛은 입사각이 커짐에 따라서 수평면에서 다시 공기로 나올때 굴절을 하다가, 어느 순간부터 굴절되어 나오는 빛의 세기가 줄어들고 빛이 유리 내부에서 반사되는 것을 볼 수 있을 것이다. 이 현상이 바로 전반사로, 유리(수평면)에서 공기로 입사하는 빛의 입사각이 유리의 임계각보다 커졌기 때문에 빛이 굴절하면서 직진하지 않고 도로 반사된 것이다.
2. 임계각
[math(n_{1}<n_{2})]가 성립할 때, 굴절률 [math(n_{2})]인 매질 II에서 굴절률 [math(n_{1})]인 매질 I로 빛을 [math(\theta_{2})]의 입사각으로 입사한다고 가정해보자. 이때, 특수 조건을 만족하면 굴절각 [math(\theta_{1}=90\degree)]가 되는데, 그 각을 임계각(critical angle)이라 한다. 해당 각 초과로 입사할 시 전반사가 일어나게 된다.해당 임계각은 스넬의 법칙
[math( \displaystyle n_{2}\sin{\theta_{2}}=n_{1}\sin{(90\degree)} )]
을 적용하여
[math( \displaystyle \theta_{2}=\arcsin{\biggl(\frac{n_{1}}{n_{2} }\biggr)} )]
임을 얻는다.
빛이 유리에서 공기로 진행할때의 임계각은 [math(41.8\degree)]이다.