거울에 의한 상

교과 지도 자료  1. 빛

Ⅱ. 빛과 파동

⑴ 상

물체의 한 점에서 나온 여러 개의 빛이 다시 모여 한점을 이룰 때 이것을 상점이라고 한다. 상은 이런 여러 개의 점이 모여 물체의 모양을 이룬 것을 말한다. 즉, 거울에 비친 모습을 거울에 의한 상(image)이라고 한다.

⑵ 초점과 광축

① 초점：평행한 빛을 비추었을 때 빛이 한 점에 모이는 곳

② 광축：거울(렌즈)의 중심을 지나는 선

⑶ 거울에 의한 상 작도의 기본 원리

거울에 의한 상은 다음 세 가지 규칙에 의해 쉽게 작도할 수 있다.

① 광축에 평행하게 입사한 광선은 초점을 지나거나 초점에서 나오는 방향으로 반사된다.(광선①)

② 초점 방향으로 입사한 광선은 광축에 평행한 방향으로 반사된다.(광선②)

③ 거울면과 광축의 교점으로 입사한 광선은 광축에 대칭인 방향으로 반사된다.(광선③)

⑷ 평면거울에 의한 상

우리 뇌는 빛이 거울 면에서 반사된 것을 인식하지 못하고, 마치 거울 뒤편에서 빛이 똑바로 온 것으로 느끼게 된다. 따라서 평면거울에 의한 상은 빛이 지나가지 않는 곳에 생기는 허상이다.

빛의 굴절

⑴ 빛의 굴절

① 빛이 매질의 경계면에서 진행 방향이 변하는 현상으로, 매질에 따라 빛의 진행 속력이 다르기 때문에 나타난다.

② 굴절은 서로 다른 매질의 경계면에서 생기지만 같은 매질에서도 국부적인 밀도 차에 의해서 생길 수 있다. 예를 들어 신기루나 별의 깜빡거림 등은 기온에 따른 공기의 굴절률의 차이 때문에 생기는 현상이다.

⑵ 굴절 법칙(스넬 법칙)

① 빛이 진행하다가 다른 매질로 입사할 때 입사 광선과 굴절 광선은 법선의 양쪽에 있고, 법선과 동일한 평면 내에 있다.

② 입사각과 굴절각의 sin 값의 비는 일정하며, 이 값은 각 매질에서의 빛의 속력의 비와 같다.

[eqn: n_12 = { sin i} over { sinr }= { v_1} over {v_2 }= { lambda_1 } over { lambda_2 }= { n_2} over { n_1}]

[eqn: n_1]：입사하는 매질의 절대 굴절률

[eqn: n_2]：굴절하는 매질의 절대 굴절률

[eqn: lambda]：빛의 파장

⑶ 굴절률

진공에 대한 어떤 매질의 굴절률을 (절대) 굴절률이라 하고, 진공을 제외한 서로 다른 물질 사이의 굴절률을 상대 굴절률이라고 한다. 굴절률이 큰 물질을 광학적으로 밀하다고 하고, 굴절률이 작은 물질을 광학적으로 소하다고 한다.

⑷ 파동의 굴절

파동이 전파 속력이 다른 매질의 경계면을 통과한 후에는 진행 방향과 파장이 변하게 된다.