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학부 응용광학 2007학년도 2학기 기말고사

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학부 응용광학 2007학년도 2학기 기말고사

2007/12/10(월) 11:00-12:15

1.(10점) 다음에 대해 간략하게 답하시오.

(a) LASER는 무엇의 줄임말 인가?

(b) 어떠한 물질이 레이저 증폭매질로 사용되기 위해서는 그 물질의 에너지 레벨이 3 개 이상 관여해야 된다. 즉, 2 개의 에너지 레벨만 가지고는 레이저가 될 수 없는 이유 는 무엇인가?

2. (10점) 빛이 두께가 일정한 유리판(굴절률은 n)을 투과하여 지나간다고 하자.

(a) 만일 입사된 빛의 에너지가 공기-유리 경계면에서 반사되지 않고 100% 유리판 내 부로 투과해 들어갔다면, 입사된 빛의 편광방향 및 입사각은 얼마였겠는가?

(b) 위와 같이 반사없이 유리판 내부로 투과해 들어간 빛은 유리판을 지나 공기 중으로 나올 때에도 100% 투과하게 된다. 그 이유가 무엇인지 증명해 보시오.

3. (10점) 광의 세기 I (irradiance, 혹은 intensity; W/m2) 와 전기장의 진폭 E0 간의 관계 는 다음과 같다.   

. (단, n : 매질의 굴절률, c : 진공중의 광속, ε0 : 진공의 유전율이다.) 굴절률이 n1 인 매질에서 n2 인 매질로 빛이 수직 (θ = 0o) 입사할 때, 빛 에너지의 반사율 R (reflectance) 과 투과율 T (transmittance) 는 각각 다음과 같이 정 의될 수 있음을 보여라.    ;  

. 여기서, r 과 t 는 각각 전기장의 반사계 수(reflection coefficient) 및 투과계수(transmission coefficient)이다.

4. (10점) 비선형 광학 현상 중에 SHG(second harmonic generation)은 다음과 같은 2차 분극현상에 의해 발생한다.  . SHG는 등방매질 (isotropic material)이나 중 심대칭(central symmetry)을 갖는 매질에서는 일어나지 않음을 증명해 보아라.

5. (10점) (a) 전도성을 갖는 매질의 plasma frequency란 물리적으로 무슨 의미인지 설명 해 보시오.

(b) 임의의 금속매질에서 단위 부피당 자유전자의 밀도가 N 이라 할 때, 전자들의 움직 임을 단순조화 운동이라 가정하여 plasma frequency가 다음과 같이 주어짐을 증명 해 보시오. 



 

(단, e는 전자의 전하량, m 은 전자의 질량임.)

************************ 한 학기 동안 수고했습니다. ***************************

참조

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