상상해봅시다. 냥이가 자신이 그림자에 대해 호기심이 생겨 밤낮없이 고민했습니다. 어느날 저녁 자신의 그림자를 탐구하기 위해 그림과 같이 앞쪽에 전등이 달린 머리띠를 하고 전등을 켰습니다. 그런데 갑자기 삐약이가 같이 탐구를 한다고 냥이 앞에 끼어들었습니다.

냥이는 자신의 그림자를 관찰할 수 있을까?

냥이는 자신의 그림자를 관찰할 수 없다. 대신, 삐약이와 자신 사이에서 삐약이의 그림자를 관찰할 수 있다.

왜 그럴까요? 조금 더 자세히 알아봅시다.

(1) 빛의 직진과 퍼짐

아래 사진으로부터 빛에 대해 어떤 것을 알 수 있는가?

빛은 광원으로부터 곧게(직선으로) 나아간다. 나가아면서 퍼진다.

아래 사진에는 벌레가 2말가 있다. 그런데 냥이는 벌레를 1 마리만 보았다. 어느 벌레를 보았을 확률이 더 큰가? 왜 그런가?

광원에 더 까까이 있는 벌레 빛이 퍼지면서 나아가므로 광원에서 멀어질수록 밝기가 줄어든다. 따라서 광원으로부터 멀리 있는 물체일수록 잘 보이지 않는다.

만약에 빛을 아주 가는 실과 같은 빛줄기들이 모여 있는 것으로 나타낸다면 전구로부터 빛줄기 몇 가닥이 나아가는 길을 그림으로 잘 표현한 것은 어느 것일까?

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빛의 직진 - 빛은 직선으로만 나아간다.

빛의 퍼짐 - 빛은 광원으로부터 나아가면서 퍼지므로 더 넓은 면적을 비추준다. 따라서 광원에서 멀어질수록 빛의 세기는 약해진다.

빛의 직진에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래 링크를 참조하세요.

곧게 나아가는 빛

(2) 그림자

그림자란 무엇이라고 생각하는가?

빛이 와닿지 못해 주위에 비해 어두운 부분이다.

가느다란 빛줄기(광선)들로 빛이 이루어졌다고 생각해보자. 아래 그림에서 공에 의해 앞으로 나아가지 못하는 빛줄기들이 있는 곳을 표시하여라. 태양으로부터의 빛줄기는 서로 평행하다고 보면 된다.

아래 그림에서 빨간선들은 공에 의해 나아가지 못하는 광선들이다.

그림자 - 그림자는 빛이 닿지 않는 어두운 부분이다. - 그림자는 물체를 기준으로 광원의 반대편에 생긴다.

그림자에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래 링크를 참조하세요.

그림자는 왜 생기나요?

빛의 방향과 그림자의 모양

(3) 그림자의 크기

껌껌한 밤에 냥이가 빙판에서 미끄러졌다. 그때 뒤에 서 있던 쥐가 아주 작은 전구를 가진 전등으로 냥이를 비추어주었다. 냥이는 벽에 비친 자신의 머리 그림자를 바라보았다. 벽에 부딪히기까지 벽에 생긴 머리 그림자는 어떻게 변하고 있을까?

벽에 가까이 갈수록 머리 그림자가 점점 작아지고 선명해진다.

왜 그런 현상이 관찰되는지 광선을 사용하여 이해해보자. 아래 두 위치에서 벽에 어둡게 보이는 부분을 표시해보자. 쥐가 사용한 아주 작은 전구는 햇빛과는 달리 평행 광선을 내보내지는 않으며, 한 점으로부터 가능한 모든 방향으로 광선이 나아간다고 보면 된다.

그림자의 크기 - 스크린과 광원 사이의 거리가 일정할 때 물체가 스크린에 가까울수록 그림자의 크기가 작다.

그림자 크기의 변화에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래 링크를 참조하세요.

물체와 광원 사이의 거리와 그림자의 모양

물체와 벽/광원 사이의 거리와 그림자의 모양

(4) 광원의 크기와 그림자의 모양

아래 사진의 그림자를 잘 살펴보아라. 어떤 점이 관찰되는가?

그림자가 진한 부분과 연한 부분이 있다. 안쪽은 진하고, 바깥쪽은 연하다.

점과 같이 작은 광원과 큰 광원을 비추었을 때 스크린에 어둡게 보이는 부분을 광선을 사용하여 예측하고 표시해보자.

광원의 크기와 그림자의 모양 - 광원이 클 때는 그림자가 더 크고 희미해진다.

광원의 크기와 그림자의 모양에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래 링크를 참조하세요.

광원의 크기와 그림자의 모양

만약 이 절에서 알게 된 기본 개념을 확장, 적용해보고 싶다면, 아래 링크를 참조하세요.

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