2002-05-19
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한영호(yunghoe)
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안녕하십니까.
저는 영국에서 공부하고 있는 학생입니다.
굴절률 과 빛의 투과성에 대해 알고싶읍니다. 예를
들어 유리의 굴절률이 1.5 인데 그거과 비슷한 굴절
률을 가진 물질로 glass matrix composites
(sandwich structure)을 만드니 상당히 투명성이
뛰어 났읍니다.
제가 알고 싶은것은 굴절률 과 투명성의 정확한 관
계입니다. 스넬의 법칙도 상당히 관계가 있는걸로
알고있읍니다. 그러나 모든것을 대충 알고 있어 답
답합니다.
여러분들의 좋은답변 부탁합니다.
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 2
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답변
김덕양님의 답변
2002-05-20- 0
굴절률과 반사도(투명도는 반사도의 반대죠)에 관련된 공식으로는 Fresnel Equation 이 있습니다. 간단한 광학 교과서라면 어디나 나오 는 기본적인 공식입니다. 아래 링크를 따라가시면 간략한 설명을 보실 수가 있습니다. http://scienceworld.wolfram.com/physics/FresnelEquations.htm l 유리의 굴절률과 비슷한 재료로 복합재료를 만드셨을때 투명도가 높아졌 다고 말씀하셨는데, 비슷하다는 것이 얼마나 비슷한 것인지 명확하지가 않네요. 0.1 정도 차이는 무시하시는 것인지 아니면 0.001까지 같은것인 지. 그리고 각 복합재료의 두께도 중요합니다. QWOT (빛 파장의 4분지 1 ) 사이즈라면 AR coating 으로 작용했을수도 있겠죠. (Antireflection coating 참조) 그경우 공기와 맞닿은 부분이 유리의 굴절률보다 작아야 되는게 일반적입니다만. 그렇지 않고 빛 파장보다 훨씬 두껍고 (밀리미 터 정도로 유리/신재료 복합재료가 반복된다면) 사용하신 재료가 유리와 굴절률이 똑같다면 빛을 흡수/산란 하는 absorption coeff/scattering coeff 가 유리와 다를 수 있다는 이야기인데 일반적 으로 제대로 만들어진(!) 유리보다 흡수/산란이 적은 재료는 거의 없는 것으로 알고있습니다. 광통신 재료로 왜 유리가 쓰이는지는 잘 아시겠지 요. 도움이 되셨기를 김 덕양 드림. 추신: 간단한 textbook 으로는 Optics by E. Hecht 4th ed 이 있습 니다. -
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박은성님의 답변
2002-05-31- 0
>안녕하십니까. >저는 영국에서 공부하고 있는 학생입니다. >굴절률 과 빛의 투과성에 대해 알고싶읍니다. 예를 >들어 유리의 굴절률이 1.5 인데 그거과 비슷한 굴절 >률을 가진 물질로 glass matrix composites >(sandwich structure)을 만드니 상당히 투명성이 >뛰어 났읍니다. >제가 알고 싶은것은 굴절률 과 투명성의 정확한 관 >계입니다. 스넬의 법칙도 상당히 관계가 있는걸로 >알고있읍니다. 그러나 모든것을 대충 알고 있어 답 >답합니다. >여러분들의 좋은답변 부탁합니다. 스넬의 법칙은 빛이 굴절율이 다른 물질을 통과할 때 속도 차이 때문에 임계각이 다르다는 관계식입니다. 투명성과는 직접적 관계가 없다고 봐야겠죠. 하지만 원래 복합굴절계수는 기본적으로 "굴절계수 (index of refraction)와 흡수계수 (index of absorption)" 두 가지 성질을 포함하고 있습니다. 식으로 나타내면, n* = n-ik로 표시됩니다. (n*는 복합굴절계수, n은 굴절계수, k는 흡수계수) 여기서 n*는 유전상수와 관계가 있는데, (n*)(n*) = K 이며, K = k'-ik"로 표시됩니다. k'는 유전상수이고, k"는 유전손실계수 입니다. 물질의 투명성은 가시광선 범위에서 흡수계수와 관계가 있겠죠. 흡수계수가 전자기파 범위에서 변하는 것을 보면 반도체의 경우 가시광선 밖의 자외선 범위에서 흡수계수가 급격히 증가하게됩니다. 그것은 바로 자외선 흡수점 (UV absorption edge)에 도달했기 때문입니다. Absorption edge는 물질 내에서 전자의 전이에 관계가 있고요. 전자의 전이는 또한 물질의 밴드갭에 따라 바뀌게 됩니다. 즉 그 점보다 더 낮은 에너지 (넓은 파장)는 전자 전이에 쓰이기 때문에 흡수된다는 것입니다. 조금은 두서없이 적었지만 이해하시리라 믿습니다. 더 자세히 알고 싶으시면 일반 재료공학책의 광학성질부분을 보시거나 W.D. Kingery 교수의 Introduction to ceramics의 13장을 참고하십시요.