#사이언스 자물쇠#탐구 보고서#수행 평가는 빛의 반사. 빛의 굴절#렌즈#거울#오목 거울#볼록 거울#평면경#오목 렌즈#볼록 렌즈#작도 법#거울 이용#중학교 과학 실험#중 과학 1. 빛의 반사 잔잔한 물 표면에 물체가 펼쳐진 현상은 빛의 반사에 의해서 생기는. 빛의 반사는 빛이 진행 중에 물체에 부딪치면 진행 방향을 바꾸어 가는 현상이다. 거울에 빛을 비추면, 빛은 거울로 반사한다. 이때 빛이 닿는 면에 수직으로 세운 직선을 수직, 입사한 광선이나 법선 사이의 모퉁이를 입사각, 반사 광선이나 법선 사이의 모퉁이를 반사각다고 한다.
빛이 반사될 때는 항상 반사법칙이 성립하며 반사법칙은 다음과 같다.
정반사와 난반사 평평하고 깨끗한 거울에 나란히 입사한 빛은 한 방향으로만 나란히 반사한다. 그 이유는 거울 표면이 매끄럽다 때문이다. 예쁜 금속판이나 잔잔한 호수 같은 경우에도 표면이 매끄러운 때문에 거울과 비슷한 현상이 나타난다. 이처럼 매끄러운 표면에서 나란히 입사한 빛이 한 방향으로 나란히 반사되는 현상을 거울 반사라고 한다. 정반사가 일어난다고 물체의 모습이 선명하게 방송된다. 그러나 반사된 빛이 모두 일정한 한 방향만 맞어 한 방향으로만 물체를 볼 수 있다. 이에 비해서 대부분의 물체는 표면을 확대하면 매끄럽지 않고 울퉁불퉁하다. 그래서 이런 물체에서 나란히 입하된 빛은 한 방향으로 나란히 반사되지 않고 서로 다른 방향으로 반사되지만 이를 난반사.
정반사와 난반사 평평하고 깨끗한 거울에 나란히 입사한 빛은 한 방향으로만 나란히 반사된다. 그 이유는 거울 표면이 매끄럽기 때문이다. 깨끗한 금속판이나 잔잔한 호수 같은 경우에도 표면이 매끄럽기 때문에 거울과 비슷한 현상이 나타난다. 이렇게 매끄러운 표면에서 나란히 입사한 빛이 한 방향으로 나란히 반사되는 현상을 정반사라고 한다. 정반사가 일어나면 물체의 모습이 선명하게 비춰진다. 그러나 반사된 빛이 모두 일정한 한 방향만을 향하므로 한 방향으로만 물체를 볼 수 있다. 이에 비해 대부분의 물체는 표면을 확대해 보면 매끄럽지 않고 울퉁불퉁하다. 그러므로 이러한 물체에서 나란히 입고된 빛은 한 방향으로 나란히 반사되지 않고 서로 다른 방향으로 반사되는데, 이를 난반사라고 한다.
정반사와 난반사 평평하고 깨끗한 거울에 나란히 입사한 빛은 한 방향으로만 나란히 반사된다. 그 이유는 거울 표면이 매끄럽기 때문이다. 깨끗한 금속판이나 잔잔한 호수 같은 경우에도 표면이 매끄럽기 때문에 거울과 비슷한 현상이 나타난다. 이렇게 매끄러운 표면에서 나란히 입사한 빛이 한 방향으로 나란히 반사되는 현상을 정반사라고 한다. 정반사가 일어나면 물체의 모습이 선명하게 비춰진다. 그러나 반사된 빛이 모두 일정한 한 방향만을 향하므로 한 방향으로만 물체를 볼 수 있다. 이에 비해 대부분의 물체는 표면을 확대해 보면 매끄럽지 않고 울퉁불퉁하다. 그러므로 이러한 물체에서 나란히 입고된 빛은 한 방향으로 나란히 반사되지 않고 서로 다른 방향으로 반사되는데, 이를 난반사라고 한다.
정반사와 난반사 평평하고 깨끗한 거울에 나란히 입사한 빛은 한 방향으로만 나란히 반사된다. 그 이유는 거울 표면이 매끄럽기 때문이다. 깨끗한 금속판이나 잔잔한 호수 같은 경우에도 표면이 매끄럽기 때문에 거울과 비슷한 현상이 나타난다. 이렇게 매끄러운 표면에서 나란히 입사한 빛이 한 방향으로 나란히 반사되는 현상을 정반사라고 한다. 정반사가 일어나면 물체의 모습이 선명하게 비춰진다. 그러나 반사된 빛이 모두 일정한 한 방향만을 향하므로 한 방향으로만 물체를 볼 수 있다. 이에 비해 대부분의 물체는 표면을 확대해 보면 매끄럽지 않고 울퉁불퉁하다. 그러므로 이러한 물체에서 나란히 입고된 빛은 한 방향으로 나란히 반사되지 않고 서로 다른 방향으로 반사되는데, 이를 난반사라고 한다.
빛이 거울과 금속판처럼 매끈한 면에 반사하면 물체가 밝힌다. 그러나 난반사가 일어나면 반사되는 빛이 산란하고 물체의 모습이 비치고 보이지 않는다. 그 대신 반사된 빛이 여러 방향으로 흩어져서 여러 방향에서 물체를 볼 수 있다. 예를 들면 영화관 스크린에서는 난반사가 일어나서 모든 좌석에서 영화를 볼 수 있고 교실의 칠판도 난반사를 하고 교실 어디서나 문자를 볼 수 있다. 울퉁불퉁한 곳에서는 빛이 사방으로 반사하기 때문에 난반사는 반사 법칙이 이뤄지지 않는다고 생각하기 쉽다. 그러나 정반사처럼 수직이 나란히 있지 않기 때문이지 난반사의 경우도 반사 법칙이 성립된다.
2. 거울에 의한 상 평면 거울에 의한 상 거울에 물체를 비추어 보면 거울 속에서 같은 물체를 볼 수 있다. 거울 속에 보이는 물체는 실제로 거울 속에 존재하는 것이 아니라 반사되는 빛 때문에 마치 거울 속에 있는 것처럼 보일 뿐이다. 이처럼 거울 앞에 물체를 둔 때 거울 속에 생긴 물체의 모습을 상으로 알려졌다. 평면 거울에 의한 물체의 상은 거울에 대해서 대칭인 곳에 생긴다. 다음과 같이 평면 거울 앞에 컵을 두면 컵의 표면에서 난반사된 빛의 일부가 평면 거울에서 반사되어 눈에 들어온다. 그 결과 우리의 눈은 거울 속의 그림에서부터 빛이 직진한 것처럼 느낀다. 아래 그림과 같이 눈에 들어와빛의 경로를 거울 뒤에 연장하면 한점에서 만난다. 우리의 눈은 마치 이 점에서 빛이 나오게 인식하고 바로 여기에 컵의 상이 맺어진다. 이때 상은 실물과 같은 크기에 보이고, 물체와 거울 사이의 거리와 거울상 간의 거리는 마찬가지다.이때 거울에 비치는 물체의 상은 위, 아래는 변함없이 좌우가 바뀌어 보인다. 우리가 매일 사용하는 벽걸이 거울 외에 연습실 전신거울, 자동차 앞좌석 위에 달린 룸미러 등도 평면미러다. 또 앞에서 만들어 본 잠망경과 만화경도 평면경이다.이때 거울에 비치는 물체의 상은 위, 아래는 변함없이 좌우가 바뀌어 보인다. 우리가 매일 사용하는 벽걸이 거울 외에 연습실 전신거울, 자동차 앞좌석 위에 달린 룸미러 등도 평면미러다. 또 앞에서 만들어 본 잠망경과 만화경도 평면경이다.탐구 활동 오목 거울과 볼록 거울에 의한 상거울을 보는 부분이 오목한 거울을 오목한 거울, 거울을 보는 부분이 볼록한 거울을 볼록 거울이라고 한다. 이런 거울에 비치는 물체의 상은 어떤지 알아보자.)오목거울 볼록거울 작은 인형1. 작은 인형을 오목 거울에서 가까운 곳, 먼 곳에 놓았을 때 거울에 비친 물체의 모습을 관찰한다. 2. 이번에는 볼록 거울 앞에 작은 인형을 놓고 1번처럼 거리를 달리하면서 거울에 비친 물체의 모습을 관찰한다.1. 오목 거울에 비치는 상은 거울과 물체 사이의 거리에 따라 어떻게 달라지나? 2. 볼록거울에 비치는 상은 거울과 물체 사이의 거리에 따라 어떻게 달라지나? 3. 오목거울에 의한 상과 볼록거울에 의한 상은 어떻게 다른가?앞선 활동을 통해 관찰한 오목경과 볼록경에 의한 상을 정리하면 다음과 같다. ☞ 오목 거울에 의한 상☞ 볼록 거울에 의한 상, 그렇다면 각 거울로 이런 상이 나타나는 이유를 알아보자. 다음 그림과 같이 나란히 진행하는 빛이 오목 거울과 볼록 거울에서 반사될 때 각각의 광선은 모두 반사 법칙을 만족한다. 그래서 반사 법칙에 따르고 오목 거울과 볼록 거울에서 빛의 경로를 그리고 보면 다음과 같다. 오목 거울에서 반사된 빛은 한점에 모이고 흩어지다. 볼록 거울에서 반사된 빛은 흩어지지만 지는 빛은 마치 거울 뒤에 한점에서 출발한 것처럼 보인다. 이때 오목 거울과 볼록 거울에 비친 불빛이 모여(또는 모인다고 생각할 수 있다)점을 초점으로 알려졌다.오목거울과 볼록거울 이용 오목거울은 물체와의 거리를 잘 조절하면 물체보다 큰 상을 만들 수 있다. 따라서 화장용 손거울이나 치과용 거울에 사용된다. (일부 교재에서는 치과용 거울이 평면경에 나오기도 한다.) 또한 빛을 모으는 성질이 있어 성화 채화경이나 태양열 조리기, 별빛을 모으는 망원경으로도 쓰인다. 오목경 초점에 광원을 놓으면 빛을 한 방향으로 멀리 나아갈 수 있어 손전등, 등대, 자동차 전조등 반사판으로 쓰인다.볼록거울은 물체보다 작지만 넓은 범위를 볼 수 있기 때문에 구부러진 도로 거울, 코너 거울, 도난방지용 거울로 사용되면 자동차 우측 사이드미러에 사용된다.3. 빛의 굴절 뜨거운 여름날 도로 위를 보면 물체가 실제 위치가 아닌 위치에서 보일 수 있다. 특히 이러한 현상은 사막이나 극지방 바다처럼 바닥면과 대기의 온도차가 큰 곳에서 쉽게 관찰할 수 있다.탐구 활동 * 빛의 굴절글라스,우유,모기향,레이저포인터,물,플라스틱판,책1. 물이 반쯤 담긴 투명한 컵에 우유 한 방울을 섞는다.2. 컵의 빈 공간에 모기향을 넣어 흐린 후 플라스틱 판으로 덮는다. 3. 컵 아래쪽에서 위쪽 방향으로 레이저를 비춰 레이저가 나아가는 방향을 알아본다.1. 물이 반쯤 담긴 투명한 컵에 우유 한 방울을 섞는다.2. 컵의 빈 공간에 모기향을 넣어 흐린 후 플라스틱 판으로 덮는다. 3. 컵 아래쪽에서 위쪽 방향으로 레이저를 비춰 레이저가 나아가는 방향을 알아본다.레이저가 나아가는 방향은 어떤가.위 활동에서 살펴본 바와 같이 두 물질의 경계에서 물체가 접혀 보이는 이유는 빛의 진행 방향이 접히기 때문이다. 이와 같이 빛이 진행되어 두 물질의 경계면에서 진행 방향이 접히는 현상을 빛의 굴절이라고 한다. 빛이 다른 물질로 들어갈 때 어떻게 굴절되는지 알아보자. 빛이 굴절될 때 광선이 닿는 지점에서 경계선에 수직인 법선과 입사광선이 이루는 각을 입사각, 법선과 굴절되는 광선이 이루는 각을 굴절각이라고 한다.물질에 따라 빛의 속도가 다르기 때문에 두 물질의 경계면을 통과할 때 빛은 굴절되게 된다. 물질마다 빛이 굴절되는 정도를 굴절률이라고 하는데 굴절이 많이 일어날수록 굴절률이 크다. 따라서 굴절률이 클수록 빛은 더 많이 부러지고 그 결과 굴절각이 작아진다. 빛의 속도는 공기>물>유리>금강석 순으로 빠르다. 그래서 물에 비해 유리나 금강석에서 굴절률이 크고 굴절각은 더 작아진다.따라서 빛이 속력이 빠른 물질에서 느린 물질로 입사할 때는 입사각보다 굴절각이 작아지고. 반대로 속도가 느린 물질에서 빠른 물질로 입사할 경우 입사각보다 굴절각이 커진다고 정리할 수 있다.빛의 굴절로 인한 현상은 생활 속에서 많이 접할 수 있다. 물속에 넣은 빨대가 부러져 보이는 현상, 물속에 잠긴 부분이 짧아 보이는 현상, 컵 속에 물을 부으면 물을 붓기 전에는 보이지 않던 동전이 떠 있는 것처럼 보이는 현상, 그 외에도 수몰된 부분이 실제보다 커 보이는 현상, 사막에서 볼 수 있는 신기루 등도 빛의 굴절에 의한 현상이다.빛의 굴절로 인한 현상은 생활 속에서 많이 접할 수 있다. 물속에 넣은 빨대가 부러져 보이는 현상, 물속에 잠긴 부분이 짧아 보이는 현상, 컵 속에 물을 부으면 물을 붓기 전에는 보이지 않던 동전이 떠 있는 것처럼 보이는 현상, 그 외에도 수몰된 부분이 실제보다 커 보이는 현상, 사막에서 볼 수 있는 신기루 등도 빛의 굴절에 의한 현상이다.4. 렌즈 유리판에 빛이 입사할 경우 다음 그림과 같이 굴절된다. 즉, 공기와 유리판의 경계에서 한 번, 유리판과 공기의 경계면에서 한 번 더 굴절된다.만약 유리판의 양면이 편평하지 않으면 어떻게 될까. 유리와 플라스틱 표면을 볼록 또는 오목에 깎아 빛을 모으거나 퍼지게 하는 도구를 렌즈. 렌즈는 윗 그림과 같이 중심 부분이 주위보다 두꺼운 볼록 렌즈와 중심 부분이 주위보다 얇은 오목 렌즈가 있다. 볼록 렌즈는 빛을 나란히 비추면 렌즈를 통과한 빛은 가 모퉁이 굴절된 뒤 한점으로 모인다. 이처럼 볼록 렌즈는 빛을 모으는 성질이 있다. 오목 렌즈의 경우 같은 방법으로 실험하면 빛이 퍼지게 가지만 이를 연장하면 마치 한점에서 빛이 번지고 있게 보인다. 이렇게 오목 렌즈는 빛을 넓히는 성질이 있다.렌즈에 의한 상은 다음과 같다. ☞ 볼록 렌즈에 의한 이미지이처럼 볼록렌즈에 의한 상은 물체가 초점보다 가까이 있을 때는 바로 선이 큰 상이 생기고, 물체가 초점보다 멀리 있을 때는 렌즈 반대편에 거꾸로 뒤집힌 작은 상이 맺힌다.☞ 오목 렌즈에 의한 이미지오목렌즈를 통과한 빛은 퍼져나가기 때문에 항상 렌즈를 기준으로 물체 쪽으로 작고 바로 선상이 생긴다. 5. 빛과 우리 생활인의 눈을 보면 렌즈 역할을 하는 수정체가 있어 안구 뒤쪽 망막에 상이 생기도록 해 시각신경 이상을 인식할 수 있게 한다. 수정체는 섬모체의 수축과 이완으로 두께가 조절돼 여러 거리에 있는 물체를 정확하게 볼 수 있다.섬모체는 가까운 곳을 볼 때 수축하여 수정체를 두껍게 하고 먼 곳을 볼 때는 이완하여 수정체를 얇게 한다.그러나 안구에 이상이 생기면 물체에서 나온 빛이 정확히 망막에 맺어지지 않고 흐릿하게 보일 수 있다 이를 교정하기 위해서 안경이나 콘택트 렌즈를 착용한다. 상이 망막 앞에 연결되어 멀리 있는 물체를 보기 어려운 눈의 이상을 근시라는 망막의 후방에 연결되어 근처에 있는 물체를 보기 어려운 눈의 이상을 원시라고 한다.”근시는 안구가 너무 커서 망막 가지의 빛이 전달되지 않거나 수정체가 너무 두꺼워서 굴절이 많이 일어날 때 원시는 안구의 크기가 작거나 노화에 의해서 섬모체의 근육의 탄력이 나빠진 수정체를 두껍게 할 수 없을 때 일어난다. 다음과 같이 교정할 수 있다.볼록렌즈는 빛을 모아 상을 확대시키는 역할을 한다. 따라서 사진기의 렌즈나 망원경의 대물렌즈처럼 빛을 모을 때와 망원경, 현미경, 쌍안경 등의 접안렌즈처럼 상을 확대할 때 볼록렌즈를 이용한다.볼록렌즈는 빛을 모아 상을 확대시키는 역할을 한다. 따라서 사진기의 렌즈나 망원경의 대물렌즈처럼 빛을 모을 때와 망원경, 현미경, 쌍안경 등의 접안렌즈처럼 상을 확대할 때 볼록렌즈를 이용한다.탐구 활동 ★ 빛의 굴절각도기,반원형물병,레이저포인터,물,설탕청,셀로판테이프1. 반원형 물병에 물을 임시 즉 채우고 위 사진과 같이 각도기를 고정한다. 2. 입사각을 30°로 고정하여 빛을 비추고 굴절각을 측정한다. 3. 이번에는 입사각을 45°, 60°로 바꾸면서 굴절각을 측정하여 표에 기록한다.입사각 30°45°60°굴절각4. 물 대신 설탕 시럽을 넣고 2~3과정을 반복한다.입사각 30°45°60°굴절각입사각 30°45°60°굴절각1. 빛이 공기에서 물로 진행될 때 입사각과 굴절각은 어떤 관계가 있는가? 2. 설탕 시럽을 넣었을 때 물로 실험했을 때와 어떤 차이가 있는가? 3. 실험 결과를 바탕으로 빛의 굴절에 대해 알게 된 점을 이야기해 보자.1. 빛이 공기에서 물로 진행될 때 입사각과 굴절각은 어떤 관계가 있는가? 2. 설탕 시럽을 넣었을 때 물로 실험했을 때와 어떤 차이가 있는가? 3. 실험 결과를 바탕으로 빛의 굴절에 대해 알게 된 점을 이야기해 보자.1. 빛이 공기에서 물로 진행될 때 입사각과 굴절각은 어떤 관계가 있는가? 2. 설탕 시럽을 넣었을 때 물로 실험했을 때와 어떤 차이가 있는가? 3. 실험 결과를 바탕으로 빛의 굴절에 대해 알게 된 점을 이야기해 보자.