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빛을 따라가 보자.|
준비물 |
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실험과 관찰 |
1. 젤로(또는 우유 탄 물)를 반원형 원통에 담는다.
2. 레이저 포인터를 반원형 원통의 평평한 면에 수직으로 비추어 본다. 원통의 가운데에서 옆으로 이동시켜 가면 빛을 관찰한다.
3. 둥근면에도 2와 같이 해본다.
4. 두 개의 레이저 포인터를 이용해서 평평한 면에 수직으로 두 개의 빛을 나란히 비추어 본다. 빛이 가는 길을 관찰한다.
5. 둥근 면에 수직으로 두 개의 빛을 나란히 비추어 보며 빛이 가는 길을 관찰한다.
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[반원 렌즈의 평평한 면 여러 위치에 입사한 빛의 경로]
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왜 그럴까요? |
빛이 투명한 매질(예를 들어, 공기)을 통해 나아가다가 불투명한 거울면을 만나면 반사됩니다. 이때 입사각과 반사각은 항상 같습니다.
빛이 투명한 매질을 통해 나아가다가 또다른 투명한 물체의 표면을 만나면, 일부는 반사되고 나머지는 꺾여 나아갑니다. 이것을 빛이 굴절한다고 하지요.
빛이 투명한 매질을 통해 나아가다가 또다른 투명한 물체의 표면을 만나 굴절할 때 특정 각도에서는 매질을 빠져나가지 못하고 다시 돌아오게 되는에, 이것을 전반사라고 합니다.
투명한 두 물질의 경계면에 수직으로 빛을 비추면 꺽이지 않고 나아갑니다. 반면, 경계면에 수직이 아닌 각도로 빛이 들어가면 꺽입니다. 예를 들어, 반원 렌즈의 평평한 면으로 수직하게 들어간 빛은 첫번째 경계면에서는 꺽이지 않고, 두번째 경계면에서 꺽입니다.
이때 중심으로 들어간 빛만 경계면에서 꺽이지 않고 곧게 나아갑니다. 왜냐하면 중심으로 들어간 빛은 두번째 경계면에도 수직으로 들어가기 때문입니다.
위의 그림에서 볼 수 있듯이 중심에서 일정 거리 이상 떨어진 곳으로 빛이 들어가면 경계면 2에서 빛이 밖으로 빠져나가지 않고 안으로 반사되는 전반사가 일어납니다.
두 빛줄기가 평평한 면에 수직으로 반원형 원통에 들어가면 빛이 한 점에서 모입니다. 반원형 원통이 볼록렌즈로 작용하기 때문이지요.
이때 평평한 곳으로 들어가면 빛이 한번 꺽이고 볼록한 곳으로 들어가면 빛이 두번 꺽이므로, 볼록한 면으로 들어갔을 때 더 가까운 곳에서 빛이 모입니다.
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