일반물리학 실험 - 길이 및 곡률반경 측정

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일반물리학 실험 - 길이 및 곡률반경 측정
일반물리학 실험 - 길이 및 곡률반경 측정

실험의 목적
구면계(spherometer)를 이용하여 렌즈의 곡률반경을 구한다.
버니어 캘리퍼스(vernier calliper)와 마이크로미터(micrometer)의 사용법을 알아보고 그 도구들을 이용해 길이를 측정해본다

실험의 원리
구면계는 일종의 마이크로미터라 할 수 있다. 그림 1과 같이 틀에는 정삼각형을 이루는 세 개의 다리 A, B, C와 이 삼각형이 이루는 평면에 수직한 자 L이 부착되어 있다. 또한 이 삼각형에 수직하게 틀의 중심을 관통하는 나사 ND는 한바퀴 돌리면 나사는 1mm씩 진행하도록 되어 있다. 눈금 L은 mm단위이고 나사 ND에 부착된 다이얼 M의 원둘레는 100등분하여 되어있으므로 최소 눈금의 1/10까지 눈어림으로 잃으면 1/1000mm까지 측정할 수 있게 되어있다.
구하려는 구면의 곡률 반경 R을 그림 2에서 DE = h, EF = 2R - h 이고 △ADE와 △FAE는 닮은꼴이므로
(1)
이 된다. △AEH에서 AE = r, EH = r/2, AH = a/2 이므로
(2)
이것을 식 (1)에 대입하면
(3)

그림 1
즉, R은 a와 h를 측정함으로써 구할 수 있다.

그림 2

실험기구 및 실험방법

실험 1-1. 구면계를 이용한 실험
1. 실험기구
- 구면계
- 평면 유리판
- 볼록렌즈, 오목렌즈

2. 실험 방법
- 1) 구면계를 평면 위에 놓고 영점 조정을 한다.
- 2) 볼록렌즈(또는 오목렌즈) 위에 구면계를 조심스럽게 올려놓고 높이 h를 1/100mm 단위까지 읽는다. (여기서 측정한 값에서 앞 과정의 영점의 눈금 값을 빼면 높이 h를 얻을 수 있다.)
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