ƒ ½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 45, Number 6, 2002¸ 12 Z 4, pp. 334∼337

 ƒ  ½ ¨ 7 Hë  H  Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 45, Number 6, 2002¸   12 Z 4, pp. 334∼337

ü

€ Úz ºT © Ž • ¤ “ Ó Þu œ ; c 8 ý” X ¢  Ò Å  Å° Ë Ñ  ˜ mŠ ˜ m ÷ m Ç] M öÊ Ý ÷ m Ç] M ö + s ÇÊ Ý8 ý ö n ÚP  w ‹ “ Õ ×X ì Ä 8 ýQ 

ƒ

‘

š ¹* å  ·  ™ »‹ È Ñ¬ £ ·  ™ »* å * > ^∗

Â

Òí ß –@ /† < Ɠ §  # 3 @ /† < Æ Ó ü t o “ §¹ ¢ ¤ õ  (2002¸   9 Z 4 28{ 9  ~ à Î6 £ §)

Å

ҁ  \ " f ~ 1 >  ½ ¨½ + É Ã º e ”   H p w n   à º6   xÓ  o“   Ó ü „“ É r Ä ºÄ »\  r  F  g`  ¦ q Æ Ò# Q í ß –ê ø Í z  ´+ « >`  ¦ z  ´r  % i 



. Õ ªo “ ¦ í ß –ê ø ÍF  g_  8 £ ¤& ñ \  e ” # Q" f• ¸ ~ 1 >  ½ ¨½ + É Ã º e ”   H q n š ¸ B j – Ð í ß –ê ø ÍF  g`  ¦ O É Œ% ò # Œ % ò  © œ% ƒ o

 á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›Ü ¼– Ð ì  r$ 3    H ~ ½ ÓZ O `  ¦  6   x % i  . s  z  ´+ « >“ É r Rayleigh s  : rd ” s  \ V8 £ ¤ô  Ç í ß –ê ø Íy Œ • γ\   

 É

r F  g_  [ jl   s _  › ' a > , 7 £ ¤ I ∝ cos

²

γ ü < ¸ ú ˜ { 9 u    H   õ \  ¦ ˜ Ð# ŒÅ Ò% 3  .   " f ‘ : r z  ´+ « >“ É r “ ¦1 p x

† <

Ɠ §
 @ /† < Æ\ " f “ ¦_   © œq \  ¦ æ ¼t  · ú §“ ¦" f• ¸ y n Cs  S  “    כ `  ¦ ˜ Ðs   H z  ´+ « >Ü ¼– Ð  6   x| ¨ c à º e ” `  ¦  כ Ü

¼– Ð Ò q ty Œ • ) a  .

PACS numbers: 01.50.Pa

Keywords: ‚  ¼ # F  g, ‚  ¼ # F  g í ß –ê ø Í, % ò  © œì  r$ 3 , í ß –ê ø ÍF  g [ jl , “ ¦1 p x† < Ɠ § z  ´+ « >“ §¹ ¢ ¤

I. " e  ] Ø

“

¦1 p x† < Ɠ § Ó ü t o “ §õ " f\ " f  H, [ j– Ж Ð  ) a     s \  V , 

#

Q4 R e ”   H ×  ¦ s     _  ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð ”  1 l x   H — ¸€ ª œ`  ¦ ˜ Ðe ”  Ü

¼– Ð" f S  ë ß –s  ¼ # F  g‰ & ³ © œ`  ¦ ˜ Г     H  כ `  ¦ — ¸+ þ A& h Ü ¼– Ð [ O

" î “ ¦ e ”  . s  [ O " î “ É r, y n C“ É r ‚  ¼ # F  g | ¨ c à º e ” l  M :ë  H

\

, y n C“ É r     s \ " f ”  1 l x   H ×  ¦ % ƒ! 3 , ”  ' Ÿ ~ ½ ӆ ¾ Ó\  à º f ”

 >  ”  1 l x   H S     H  z  ´`  ¦ [ O " î l  0 Aô  Ç  כ s 



. Õ ª Q
 s  ‰ & ³ © œ`  ¦ — ¸+ þ Aë ß –Ü ¼– Ð [ O " î   H  כ “ É r & h ] X   t

 3 l wô  Ç  כ Ü ¼– Ð ó ø Íé ß – ) a  .

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f_  í ß –ê ø Í z  ´+ « >“ É r — ¸+ þ A@ /’   f ” ] X & h “   ~ ½ ÓZ O  Ü

¼– Ð y n Cs  S     H  z  ´`  ¦ Ø Ôu   H X <  Ö ¸6   x| ¨ c à º e ”   H

~

½ ÓZ O `  ¦ ] j/ B N l  0 AK  r • ¸÷ &% 3  .

20 [ jl œ í Barkla  H ¼ # F  g ÷ &t  · ú §“ É r X-‚  `  ¦ < É Êƒ  \  › ¸ 

# Œ ¼ # F  g ) a 2  X-‚  `  ¦ % 3 “ É r  6 £ §, s  2 ‚  `  ¦  r   

 É

r < É Êƒ   r « Ñ\  › ¸  # Œ # Œl " f µ 1 ÏÒ q t   H X-‚  `  ¦ › ' a¹ 1 Ï Ù þ

¡ . › ' a¹ 1 Ï~ ½ ӆ ¾ ӓ É r 2  X-‚  _  { 9  ~ ½ ӆ ¾ Óõ  à ºf ” ÷ &  H ~ ½ ӆ ¾ Ó s

% 3  . ô  Ç Ã ºf ” ~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f  H X-‚  s  › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 “ ¦ s  { 9  

~

½ ӆ ¾ Ó_    É r à ºf ” ~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f  H X-‚  s  „  ) €  Ž Ø  ¦ ÷ &t  · ú §

€

Œ ¤  [1–3]. s  ~ ½ ÓZ O “ É r X-‚  s  S  e ” `  ¦ { 9 7 £ x   H Ä »" î ô 

Ç z  ´+ « >Ü ¼– Ð @ /† < Ɠ §F \ • ¸ z  ´ 9e ”   [4,5].

“

¦1 p x† < Ɠ § Ó ü t o  “ §õ " f\ " f y n C_  ¼ # F  g \  @ /ô  Ç [ O " î \ 

—

¸+ þ Aë ß –`  ¦ æ ¼  H s Ä »  H @ /† < Æ Ó ü t o \ " f z  ´+ « >   H ~ ½ ÓZ O `  ¦ Õ

ª@ /– Ð • ¸{ 9  l  # Q§ > l  M :ë  H s  . Õ ª QÙ ¼– Ð ‘ : r z  ´+ « >

\

" f  H X-‚   @ /’    ƒ  F  g`  ¦  6   x “ ¦, r « э  H ~ 1 >  ½ ¨

∗

email: [email protected]

½ +

É Ã º e ”   H Ó ü „“ É r Ä ºÄ »Ã º6   xÓ  oõ  Ó ü „“ É r " 3 Ó ü t r « Ñ\  ¦ s 6   x 

#

Œ í ß –ê ø ÍF  g`  ¦ 8 £ ¤& ñ † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ ¼ # F  g ‰ & ³ © œ`  ¦ S X ‰ “   “ ¦  % i 



. í ß –ê ø ÍF  g`  ¦ 8 £ ¤& ñ   H X <  H ~ 1 >  ½ ¨½ + É Ã º e ”   H q n š ¸  B

j (Digital Handycam)– Ð í ß –ê ø ÍF  g`  ¦ f ” ] X  O É Œ% ò   H ~ ½ Ó Z O

`  ¦ / ú  .

Rayleigh  H 1899¸   í ß –ê ø ͝ ) a y n C_  [ jl   H λ

⁻⁴

(λ  H { 9   y n

C_    © œ)\  q Y V† < Ê`  ¦ Maxwell_  „   l   s  : r \  _  K

 [ O " î % i   [6]. Rayleigh í ß –ê ø Í s  : r“ É r y n Cs    © œ\  q

K   Œ •“ É r ß ¼l _  í ß –ê ø Í \  { 9  ÷ &€   { 9   F  g_  „  l  © œ

“

É r { 9   F  g_  ”  1 l x à ºü < ° ú  “ É r ”  1 l x à º– Ð ”  1 l x   H Š © œF G  

\

 ¦ í ß –ê ø Í \  Ä »µ 1 Ïr v >  ÷ & 9, s  ”  1 l x   H Š © œF G    H Õ ª



^ ‰– Ð" f „    \  ¦ ~ ½ ÓØ  ¦   H 2  F  g " é ¶ s   ) a  . { 9    © œ  

ñç ß –_   o  Ø  æì  r y  Y O €   1 l qw n & h Ü ¼– Ð í ß –ê ø Í >   ) a  .

s

 ‰ & ³ © œ“ É r @ / Òì  r_  c + t – Ðs × ¼ à º6   xÓ  o\ " f $ í w n    H  כ Ü

¼– Ð · ú ˜ 94 R e ”  . Õ ªo “ ¦ í ß –ê ø ÍF  g_  [ jl   H > h> h_  l # Œ _

 ½ + ËÜ ¼– Ð
 ? /# Q”    [7].

Õ ª ° ú כ“ É r,

I

θ,γ

= I

o

 πα



₀

rλ

²



²

(cos

²

γ + cos

²

θ) (1) s

 .

I

_θ,γ

  H › ' a8 £ ¤~ ½ ӆ ¾ Ós  zü < θ, yü < γ_  y Œ •`  ¦ s À ҍ  H / B M_  í ß – ê

ø ÍF  g_  [ jl \  ¦ > p w  9, ë ß –{ 9  › ' a8 £ ¤ s  xy¨ î €  \ " f s À Ò# Q

”

  €   θ =

^π₂

s Ù ¼– Ð d ”  (1)“ É r,

I

^π

2,γ

= I

o

 πα



₀

rλ

²



²

cos

²

γ (2)

  ) a  .

-334-

 ƒ  ½ ¨ 7 Hë  H  c + t – Ðs × ¼ à º6   xÓ  o\  _ ô  Ç ‚  ¼ # F  g í ß –ê ø Í z  ´+ « >õ  z  ´+ « >   õ _  Ó ü t o  “ §¹ ¢ ¤& h  _ p  – ~ à ̘ Ð% ò 1 p x -335-

d ”

 (2)\  _  €   í ß –ê ø ÍF  g_  [ jl   H í ß –ê ø Íy Œ • γ\    " f

 

  9, γ = 0, 7 £ ¤ y » ¡ ¤  © œ\ " f þ j@ / ÷ &“ ¦, γ =

^π2

, 7 £ ¤ x

»

¡

¤  © œ\ " f þ j™ è  ) a  .   " f,

I

^π

2,0

= þ j@ /, I

^π

2,^π₂

= þ j™ è (3)

–

Ð j þ t à º e ”  .

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H ½ ¨ l  / 'î  r  © œu (q n š ¸ B j ü < % ò



© œ ì  r$ 3  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›)ü < ½ ¨ l  / 'î  r r « Ñ(Ä ºÄ » à º6   xÓ  o)\  ¦ s

6   xô  Ç ‚  ¼ # F  g í ß –ê ø Í z  ´+ « >s  Rayleigh_  í ß –ê ø Í › ' a > d ” `  ¦ ë ß

–7 á ¤   H t \  ¦ › ¸  % i  .

II. ÷ m Ç ] M ö

1. R O ~ ¾ 8 c  õ u § T  “ Ó Þ” X ¢ W _ ËV ê s Ä Z ØV ÄX ê sV 

Digital Handycam(Sony, DCR-VX1000) Ü ¼– Ð í ß –ê ø ÍF  g

`

 ¦ O É Œ% ò # Œ í ß –ê ø ÍF  g_  [ jl \  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . Õ ªa Ë > 1“ É r s 

~

½ ÓZ O _  > h| Ä Ì& h “   Õ ªa Ë >s  . O É Œ% ò ô  Ç % ò  © œ`  ¦ % ò  © œì  r$ 3 á Ô

–

ÐÕ ªÏ þ ›(Image Pro 4.0)s   © œ‚ à ̝ ) a ( Ž É Ó' \  ˜ Ð? /# Q  « Ñ

\

 ¦ % ƒo  % i  .

2. S z »

c

+ t – Ðs × ¼ { 9  [ þ t“ É r y n C`  ¦ y © œ >  í ß –ê ø Ír v   H : £ ¤$ í s  e ” 



. Šҁ  \ " f ’ < H~ 1 >  ½ ¨½ + É Ã º e ”   H c + t – Ðs × ¼ à º6   xÓ  o“   Ó ü „

“ É

r Ä ºÄ » à º6   xÓ  o`  ¦ r « і Ð  6   x % i  . Ó ü „“ É r Ä ºÄ »Ã º6   xÓ  o

“ É

r Ó ü t 300ml \  100 % Ä ºÄ » 0.1 ml\  ¦ V , # Q ë ß –[ þ t% 3  .

Õ

ªa Ë > 1. % ò  © œ ì  r$ 3   © œu .

Õ

ªa Ë > 2. q & \   · p ‚ ½ Ó_  ß ¼l .

3. R O ~ ¾ 8 c  õ u § T  “ Ó Þ” X ¢  ˜ mŠ ˜ m° Ë Ñ8 ý : gM  • ¤X N Ë

Õ

ªa Ë > 2ü < ° ú  s  r « Ñ! s q\  2×3 cm_  í ß –ê ø ͂ ½ Ó`  ¦ ë ß –[ þ t # Q í ß

–ê ø ÍF  g`  ¦ q n š ¸ B j (Digital Handycam)– Ð 5

^◦

ç ß –  Ü ¼

–

Ð 90

^◦

 t  O É Œ% ò % i  . r « ѓ   Ó ü „“ É r Ä ºÄ » à º6   xÓ  o\ " f í ß – ê

ø Í÷ &  H F  g`  ¦ O É Œ% ò ½ + É M : y Œ •y Œ •_  y Œ •• ¸\ " f 8 £ ¤& ñ ÷ &  H í ß –ê ø Í F 

g_  ^ ‰& h s  { 9 & ñ # Œ  Ù ¼– Ð Õ ªa Ë > 3\ " fü < ° ú  s  q 

Õ

ªa Ë > 3. Digital HandycamÜ ¼– Ð í ß –ê ø ÍF  g`  ¦ O É Œ% ò   H  © œu .

-336- ô  Dz D GÓ ü t o † < Æ rt  “D hÓ ü t o ”, Volume 45, Number 6, 2002¸   12 Z 4

Õ

ªa Ë > 4. Ó ü „“ É r Ä ºÄ »Ã º6   xÓ  o_  í ß –ê ø ÍF  g_  [ jl .

n

š ¸ B j \  ¦ “ ¦& ñ r & ¿ º“ ¦ ¼ # F  gó ø Í`  ¦ › ¸] X  # Œ í ß –ê ø Íy Œ • γ\  ¦    or v €  " f ô  Ç y Œ •• ¸{ © œ 10œ ím ”  O É Œ% ò % i  .

í

ß –ê ø ÍF  g_  [ jl \  ¦   & ñ   H X < e ” # Q" f  H % ò  © œì  r$ 3 á Ԗ Ð Õ

ªÏ þ ›“   Image Pro 4.0`  ¦ s 6   x # Œ  6 £ § õ  ° ú  “ É r ~ ½ ÓZ O `  ¦ /

ú  . 7 £ ¤, O É Œ% ò  ) a tape \ " f e ” _ _  2> h_  frame`  ¦ ‚  × þ ˜ 

#

Œ y Œ • frame`  ¦ – Ð 5ñ ß –, [ j– Ð5ñ ß –_  % ò % i Ü ¼– Ð ç  H1 p x > 

è  H  6 £ § ñ ß –`  ¦ Å Ò  # Œ [ jl \  ¦ ½ ¨ % i  .

%

3 “ É r í ß –ê ø ÍF  g [ jl  Iü < í ß –ê ø Íy Œ • γü <_  › ' a > \  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤



. ¢ ¸ô  Ç í ß –ê ø ÍF  g_  [ jl ü < cos

²

γ ü <_  › ' a > • ¸ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

90

^◦

 t  5

^◦

ç ß –  Ü ¼– Ð 8 £ ¤& ñ ô  Ç í ß –ê ø ÍF  g_  [ jl \  ¦ Image Pro 4.0`  ¦ s 6   x # Œ % 3 “ É r data\  ¦ Õ ªa Ë > 4ü < Õ ªa Ë > 5\ 
 

?

/% 3  . z  ´‚  “ É r cos

²

γ s  .

Õ

ªa Ë > 4  H í ß –ê ø Íõ _  [ jl ü < í ß –ê ø Íy Œ • γü <_  › ' a > \  ¦
 



· p  כ s  9, Õ ªa Ë > 5  H í ß –ê ø ÍF  g_  [ jl ü < cos

²

γ_  › ' a > \  ¦
 

 · p  כ s  . Õ ªa Ë > 5\ " f í ß –ê ø ÍF  g_  [ jl  cos

²

γ \  q Y V

† <

Ê`  ¦ ^  ¦ à º e ”  .

¢

¸, γ=0

^◦

ü < γ=90

^◦

_  0 Au \ " f ¹ ¢ ¤î ß –Ü ¼– Ð í ß –ê ø ÍF  g`  ¦ › ' a 8

£

¤ €   ¿ º 0 Au \ " f_  í ß –ê ø ÍF  g_   © œ@ /& h “   [ jl _  s 

\

 ¦ S X ‰ z  ´ >  ½ ¨Z > ½ + É Ã º e ” % 3  .

s

 ~ ½ ÓZ O “ É r Rayleigh s  : rd ” s  \ V8 £ ¤ô  Ç í ß –ê ø Íy Œ • γ\    É r F 

g_  [ jl , 7 £ ¤ I ∝ cos

²

γ› ' a > ü < ¸ ú ˜ { 9 u    H   õ \  ¦ ˜ Ð

#

ŒÅ Ò% 3  .

Õ

ªa Ë > 5. í ß –ê ø ÍF  g_  [ jl ü < cos

²

γ.

‘

: r z  ´+ « >“ É r X-‚   @ /’   r  F  g`  ¦  6   xô  Ç  כ s  @ /† < Æ Ó ü t o 

“

§õ " f\  ] jr   ) a z  ´+ « >õ   \  ¦ ÷  r s  . y n Cs  S    m 

€ 

 ‘ : r z  ´+ « >\ " fü < ° ú  “ É r   õ \  ¦ ×  ¦ à º \ O  .   " f ‘ : r z  ´ +

« >“ É r “ ¦1 p x† < Ɠ §
 @ /† < Æ\ " f y n Cs  S  “    כ `  ¦ ˜ Ðs   H z  ´ +

« >Ü ¼– Ð  6   x | ¨ c à º e ” `  ¦  כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ • ) a  . : £ ¤ y  ¹ ¢ ¤î ß –Ü ¼– Ð

¿

º ~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f › ' a8 £ ¤ €   ô  ÇA á ¤ \ " f  H  _  í ß –ê ø Ís  { 9 # Q
 t

 · ú §“ ¦,   É r A á ¤ \ " f  H y © œ >  í ß –ê ø Ís  { 9 # Q
  H  כ `  ¦ ^  ¦ Ã

º e ” # Q" f “ §z  ´\ " f r # 3 z  ´+ « >Ü ¼– Ð" f• ¸ ´ òõ & h Ü ¼– Ð s 6   x

½ +

É Ã º e ” `  ¦  כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ •ô  Ç .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] C. G. Barkla, Phil. Trans. A 204,467 (1905).

[2] C. G. Barkla, Proc. Roy. Soc. A 1xxvii, 247 (1906).

[3] C. G. Barkla, Philosophical Magagine Series 6 11, 812 (1906).

[4] A. Beiser, Perspectives of Modern Physics (Mc- GRAW-HILL, KOGAKUSHA, LTD., 1969), p. 59.

[5] Robert Resnick, David Halladay Physics John Wi- ley&Sons, Inc., New York, 1962), p. 1167.

[6] H. C. van de Hulst, Light Scattering by small particles (Dover Publication, Inc., NewYork, 1981), p. 394.

[7] H. C. van de Hulst, Light Scattering by small particles

(Dover Publication, Inc., NewYork, 1981), Chap. 1.

 ƒ  ½ ¨ 7 Hë  H  c + t – Ðs × ¼ à º6   xÓ  o\  _ ô  Ç ‚  ¼ # F  g í ß –ê ø Í z  ´+ « >õ  z  ´+ « >   õ _  Ó ü t o  “ §¹ ¢ ¤& h  _ p  – ~ à ̘ Ð% ò 1 p x -337-

Scattering of Linearly Polarized Light due to Aqueous Colloidal Solutions

Bo-young Park, Hack-Soo Kim and Young-Min Kim

Department of Physics Education, Pusan National University, Pusan 609-735 (Received 28 September 2002)

This research investigated the scattering of linearly polarized light due to colloidal particles suspended in water. The colloidal solution was milk, and the light detector was a video camera. The layout of the components used in the experiment was as follows: The milk solution was contained in a glass beaker that was covered, except for the mouth of the beaker, by a piece of black, hard paper with a small window in it. The linearly polarized light was directed toward the mouth of the beaker, and the scattered light was detected in a direction perpendicular to the direction of the incident light. The results agreed satisfactorily with the Rayleigh scattering formula, which predicted the maximum and the minimum scattering directions. Based on our results, we suggest that this experiment may be used in high-school physics laboratories or in college introductory physics laboratories to confirm that light is a transverse wave.

PACS numbers: 01.50.Pa

Keywords: Linearly polarized light, Scattering, Intensity of scattered light, Experiment in high school