■ 교사용 실험 자료실 ■

실험 제목	『STEAM』편광경			실험 원리	『STEAM』편광판을 이용한 빛의 관찰
실험 시간	40분	실험 분야	물리	실험 방법	개별 실험
세트구성물	편광필름, 편광경 도안, 패트리디쉬, opp필름, 양면테이프
교사준비물				학생준비물	가위, 꾸미기도구, 투명셀로판테이프
실험 결과	스팀-편광관찰경을 1개씩 가지고 갑니다.
실험팁	TIP 1. 편광필름의 크기가 패트리디쉬의 면보다 작은 것이 붙이기 쉽습니다. TIP 2. 편광필름을 붙일 때 셀로판테이프가 편광필름을 많이 가리지않게 신경써서 붙여주세요. TIP 3. 속통 패트리디쉬의 바깥쪽과, 겉통 패트리디쉬의 안쪽에 편광필름을 붙이는 이유는 편광필름 사이에 아무것도 없이 직접 맞닿아야 관찰이 더 잘되기 때문입니다. TIP 4. 겉통을 돌리며 관찰할 때 종이의 이음새에 걸려 잘 돌아가지 않으면 셀로판테이프로 이음새를 한번 붙여 마감해주면 좋습니다. TIP 5. 여러 조각의 OPP필름을 편광필름 사이에 넣을 때 물을 살짝 묻히면 OPP필름이 한쪽으로 쏠리지 않고 고정이 잘 되어 관찰하기 좋습니다.

빛은 다음의 두 종류 중 어떤 모양으로 진행할까요?

빛(적외선, 자외선, 가시광선)은 횡파입니다. 횡파에는 지진파의 S파, 물결파, 전파 등이 있습니다.

우리가 흔히 횡파로 알고 있는 소리(음파)는 종파에 해당합니다.

1. 겉통을 돌리면서 편광경 내부를 관찰하고 편광경 내부가 어떻게 변화하는지 기록하여봅시다.

어느 각도에서는 밝고 어느 각도에서는 어두워지는 정도가 반복됩니다.

2. 겉통에 표시한 명암표시화살표 사이의 각 θ를

확인해 봅시다. 약 몇 도 입니까?

약 90도입니다.

3. 편광경을 돌려보면 가장 밝을 때와 가장 어두울 때를 확인할 수 있습니다. 각 지점에서 속통의 편광필름의 편광축이 다음 그림과 같을 때 겉통의 편광필름의 편광축은 어떤 방향일지 빈 칸에 빗금을 그어 표현해 봅시다.

4. opp필름 여러 조각을 편광필름 사이에 넣고 관찰하면 opp필름 조각들이 어떻게 보입니까?

opp필름 조각들이 각각 붉은색, 노란색, 파란색 등 여러 색을 띄며 색이 연속적으로 변합니다.

편광판

얇은 판 모양의 편광자. 자연광을 입사시켰을 때, 투과광(透過光)이 직선편광·원편광·타원편광이 되는 것으로 나누어진다.

직선편광을 얻기 위해서는 서로 수직방향으로 진동하는 빛에 대한 흡수의 이방성(異方性 ; 이색성〈二色性〉)을 이용해 한쪽 빛을 흡수하고, 원편광·타원편광을 얻는 것은 입사광에 대해 직선편광판·파장판(波長板)을 붙인 형태로 되어 있다.

파장판이란, 서로 수직인 두 주축(主軸) 방향으로 진동하는 직선편광이 이 판을 지났을 때, 두 직선편광 사이에 정해진 값의 광로차(光路差)가 생기게 하는 두께를 가진 것이다.

[그림]과 같이 광로차가 1/4파장이 되는 두께 d를 가진 파장판(1/4파장판이라고 한다)을 그 주축이 직선편광의 진동방향에 대해 45°를 이루도록 배치하면, 투과광은 원편광이 된다.

[그림]의 조합은 입사광의 파장, 파장판의 두께, 주축방향을 바꾸면, 임의의 타원편광을 만들 수 있다.

편광판은 입사편광의 진동방향 등 편광의 특성을 밝히는 검광자(檢光子)로서도 쓰이는데, 폴라로이드가 잘 알려져 있다.

횡파 [橫波, transverse wave]

파동이 진행하여 나아가는 방향과 매질의 진동 방향이 수직을 이룰 때 이러한 파동을 횡파라고 부른다.

긴 용수철을 용수철의 길이 방향과 수직인 방향으로 흔들어 보자. 아래 위로 흔들리는 출렁거림이 용수철의 길이 방향을 따라 전달이 되는 것을 눈으로 확인할 수 있을 것이다. 이처럼 파동의 전달 방향과 진동방향, 즉 용수철의 출렁거림이 수직인 파동을 횡파라고 부른다.

일상 생활에서 볼 수 있는 횡파의 종류

기타 줄과 같이 현악기의 줄을 잡아당겼다 놓았을 때 생기는 파동이나 호수에 돌을 던졌을 때 퍼져나가는 물결파는 횡파의 일종이다. 물결 위에 나뭇잎을 놓으면 진동으로 인해 나뭇잎이 아래 위로 흔들리는 것을 관찰할 수가 있고 원형의 물결은 돌이 떨어진 점을 중심으로 점점 더 큰 원을 그리며 호수 가장자리로 퍼져나가는 것을 볼 수 있다. 물결의 진동과 파의 진행 방향이 수직을 이루므로 물결파는 횡파이다. 기타 줄은 줄의 길이와 수직인 방향으로 아래 위로 떨리고 파동은 줄 방향으로 진행하므로 역시 횡파의 한 종류이다.

횡파의 예

빛과 라디오 파, x-ray 같은 전자기파도 전자기 장의 세기 변화가 파의 진행방향과 수직으로 일어나므로 횡파에 속한다.

지진파 중 S파의 경우 매질을 아래 위로 흔들면서 전달되어 나가기 때문에 역시 횡파이며 고체일 경우 상하운동이 전달이 되지만 액체나 기체를 만날 경우 매질을 아래위로 흔드는 힘이 분산이 되어 더 이상 전달이 되지 않는다. 전달속도는 약 4Km/s 이며 횡파의 특성상 아래위 방향으로 흔들림이 많기 때문에 종파인 P파에 비해 더 많은 피해를 주게 된다.

[출처] 횡파 [橫波, transverse wave ] | 네이버 백과사전

OPP필름

OPP(oriented polypropylene)란 PP(Poly prophylene)를 일축 또는 이축으로 연신을 하여 제조한 필름으로 투명하고 광택이 있으며, 우수한 방습성을 지니고 있습니다. 최근 빙과, 스낵, 쿠키등의 방습성 식품에서는 포장재의 다양화와 더불어 더높은 방습효과를 요구 하고 있으며,포장재로는 Heat-Sealable OPP, PVDC Coated OPP/CPP, OPP/증착 CPP등의 증착필름 과 같이 재료의고급화가 진행되고 있습니다.

용도

1.투명성 및 표면광택도, 기계적 강도가 우수하여 스넥류, 빵류, 라면류등 각종 유연포장의 인쇄용으로 사용되고 있습니다.

2.방담성(anto-fog)을 갖도록 처리된 방담필름은 과일이나 채소포장에 이용됩니다.

3.White필름이나 Pearl(펄)폴리프로필렌 필름은 기존의 종이대용이나 흰색인쇄 대용으로 빙과류나 초코렛 제품류에 사용됩니다.

4.White필름이나 Pearl필름은 일반적인 폴리에틸렌 필름과 달리 밀도가 0.56∼0.65로 단위무게당 기공층의 표면적이 넓게 형성되어 있습니다.

5.그외 최근 폴리프로필렌 특유의 표면광택성은 표면 재질을 통하여 무광택으로 제조한 무광택 필름은 제품의 차별화를 위해 식품포장 및 쇼핑백등에 사용되고 있습니다.

위의 pp지와 opp지가 다른 용도로 사용된다기 보다는 pp지와 비슷하나 opp지에 필름을 입힙으로써 다양한 효과를 낼수 있다는 장점 때문에 자주 쓰이나 약간 비싼 것이 흠입니다.