19세기 후반 빛이 전자기 파동이라는 것이 알려지고 나서 파동으로서의 빛은 맥스웰 방정식을 따르고 따라서 매질의 경계를 만났을 때 전기장과 자기장이 만족해야 하는 경계조건을 이 파동 방정식에 부과하여 반사광과 굴절광을 정확히 계산할 수 있게 되었다.
전기장의 방향, 즉 편광 방향을 두 가지로 분리하여 각각의 입사면에 수직의 편광상태, 즉, s-편광(TE 파)과 입사면에 나란한 편광상태 즉, p-편광(TM 파) 로 생각할 수 있다.
s-편광의 경우나 p-편광의 경우, 반사파나 굴절파의 진폭이 모두 입사파의 진폭에 비례하는 것을 알았다. 입사파에 대한 반사파와 굴절파의 진폭의 비를 각각 반사계수(reflection coefficient), 투과계수(transmission coefficient)라 하고, 반사계수와 투과계수를 그 편광상태에 따라 나타낸 식을 프레넬 방정식 (Fresnel equation)이라 한다.
입사각 θi, 굴절각 θt, 상대굴절율 n
입사각 θi 가 주어지면 굴절각 θt가 정해지므로 이 계수들은 상대굴절율(n) 값에 대한 함수로 입사각에 따른 반사계수 및 투과계수를 계산할 수 있다.
아래 표에서 알 수 있듯이 유리에 입사한 빛은 입사각에 따라 반사 및 투과율이 달라지는 것을 알 수 있다.
따라서 고층 빌딩이 유리 건물일 경우 정면으로 바라볼 때와 올려다 볼 때 유리 건물이 다르게 보이는 이유가 이 때문이다.
공기에서 유리로 입사 시 투과계수
공기에서 유리로 입사 시 반사계수
유리에서 공기로 입사 시 반사계수
코팅하지 않은 원판유리의 변각반사 및 투과율 계산은 "(유리의 변각반사 및 투과 스펙트럼)" 을 참고하기 바란다.
댓글 없음:
댓글 쓰기