▶  빛을 모으는 볼록렌즈

 
 

 
 

그거 새로나온 장남감이야?

아니~ 볼록한 유리야. 모양을 잘 살펴봐.

 

 

으음.  가장자리보다 가운데가 더 두껍군.

맞아.  가장자리보다 가운데가 더 두꺼운 투명한 물체를 볼록렌즈라고 해.

그런데 볼록렌즈가 어떻게 내 이마를 뜨겁게 했지?

그건 볼록렌즈가 빛을 모아주기 때문이야. 잘 들어봐.
빛이 볼록렌즈를 통과할 때 공기→유리→공기의 순서로 지나오게되지.  그 동안 공기와 유리의 경계면과 유리와 공기의 경계면, 두 경계면을 지나오게 되고. 따라서 빛은 두 번 굴절하지.
가장자리와 가운데의 두께가 똑같은 유리를 통과할 때 빛의 방향이 어떤지 먼저 봐.

 

공기에서 유리로 빛이 들어갈 때는 물과 마찬가지로 법선 쪽으로 휘고, 유리에서 공기로 나올 때에는 법선 바깥쪽으로 휘어.  그 휘는 정도를 a˚라고 하면 먼저 a˚만큼 법선 쪽으로 다음 a˚만큼 법선 바깥 쪽으로.....
결국 공기에서 유리로 들어간 빛()의 방향과 유리로부터 공기로 나오는 빛()의 방향은 같지.

아하!

그런데 볼록렌즈를 빛이 통과할 땐  좀 달라져. 평면유리의 경우 모든 점에서의 법선은 서로 평행하지만, 볼록렌즈의 왼쪽 면과 오른쪽 면에서의 법선은 아래 그림처럼 서로 평행하지 않거든.

 

 

 

평행하게 볼록렌즈에 들어오는 두 광선을 살펴보자.
공기→유리로 갈 때는 법선 쪽으로 휘어지고 유리→공기 쪽으로 갈 때는 법선 바깥 쪽으로 휘어져서 아래 그림처럼 되지.

 

 

와! 볼록렌즈에 평행하게 들어간 빛들은 볼록렌즈를 통과한 후 한점에서 모여지네.

그 점을 촛점이라고 불러. 실제로 볼록렘즈에 평행하게 들어간 광선들이 한 좀에서 모이는지 확인해볼래?
물이 든 둥근 그릇 뒤에 손전등을 설치하고, 그릇 앞에 빗을 두면 평행한 광선들을 만들 수 있어.

 

 

 

이제 아래 동영상을 관찰해.

 

 

정말로 볼록렌즈에 평행하게 들어간 빛이 한 점에 모이네

볼록렌즈를 만들긴 쉬워. 매끈한 유리컵이나 병에 물을 담으면 그게 바로 볼록렌즈야. 컵의 모양이 볼록하니까.

 

 

우와!

빛은 에너지(열)를 실어 나르거든.  그런 빛을 한 군데로 모으면 빛이 모인 점은 어떻겠어?  뜨겁겠지? 그래서 볼록렌즈로 빛을 모으면 종이나 나풋잎 같은 것을 태울 수도 있다니까!

 

 

 

여러분, 절대로 볼록렌즈로 친구를 위협하지 맙시다. 아주 위험하답니다. 만화에서만 할 수 있는 거로.

 
 

 

 

 볼록렌즈를 사용하여 종이를 태워보려고 합니다. 아래의 A, B, C 중 어느 위치에 종이를 놓으면 가장 좋을까요?

 

 

 

 

 

 

 

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