生生실험실 - 물줄기 속에 빛을 가두자.

물줄기 속에 빛을 가두자.

준비물

실험과 관찰

1. 못을 집게로 집어서 불에 달군다.

2. 달구어진 못으로 페트병의 밑에서 1/3정도 되는 점에 구멍을 뚫는다.

3. 페트병을 알루미늄 호일이나 검정색 도화지로 싼다.

4. 손전등을 비출 곳(페트병의 구멍에 반대쪽)과 못으로 구멍을 낸 부분은 오려낸다.

5. 페트병에 물을 넣고 마개를 막는다.

6. 못으로 구멍을 낸 반대쪽에 손전등(또는 레이저포인터)를 바닥과 수평하게 갖다대고 페트병의 마개를 연다.

7. 관찰한다.

왜 그럴까요?

빛이 빠른 속도로 나아가는 매질에서 느린 속도로 나아가는 매질로 들어 갈 때는(예를 들어 공기에서 물) 빛이 법선 쪽으로 휘어지는 굴절 현상이 나타나지요'

반대로 느린 속도로 나아가는 매질에서 빠른 속도로 나아가는 매질로 들어 갈때(예를 들어 물에서 공기)는 빛이 법선 바깥쪽으로 휘어지는 굴절현상이 나타나구요.

그런데, 빛이 물에서 공기 중으로 진행할 때 들어가는 빛과 법선이 이루는 각이 어느 이상으로 커지면 굴절이 많이 일어나서 빛이 공기 중으로 나아가지 않고 물 속으로 다시 반사가 되는 전반사가 일어나게 되지요.

전반사 자세히 보기

이렇게 전반사가 일어나면 빛은 물 속에 갇히게 되고 물 속에서만 진행을 하기 때문에 물과 함께 따라 다니게 됩니다' 페트병 속에 있는 물이 구멍을 통해서 흐를 때에 빛을 비추어 주면 빛줄기가 물줄기와 함께 흐르는 것도 물줄기 속에서 일어나는 전반사 때문이지요'

아하! 빛은 곧게 나아간다고 했는데 어떻게 해서 구부러진 물줄기를 따라가나 했더니....

빛은 곧게 나아가는 성질이 있으니까 휘어져 나갈 수는 없지요. 하지만 휘어진 물줄기 안에서 계속 꺾이면서 물과 함께만 휘어져 나아가는 것처럼 보이는 것입니다.