5-1 거울과 렌즈 (굴절추가설명)

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5-1 거울과 렌즈 (굴절추가설명), 초등

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* 굴절 : 빛이 통과하는 매질이 바뀌면 속도가 변한다. 빛이 진공 중에서 진행하는 것 보다 공기에서 진행하는 속도가 더 느리다는 것을 알 수 있는데, 이렇게 매질마다 속도가 달라지는 이유는 빛이 매질 속을 지날 때 매질을 이루고 있는 분자와 상호 작용하며 지나가기 때문이다. 밑의 그림과 같이 비유하여 설명할 수 있다.
빛이 매질마다 다른 속도로 진행하기 때문에 빛이 한 매질에서 다른 매질로 비스듬하게 진행할 때는 그 경계면에서 진행방향이 꺾이게 된다. 이러한 현상을 굴절이라고 한다.
학생들에게 설명 :
빛이 굴절하는 원리를 알기 위해 퀴즈를 하나 풀어 봅시다. 그림의 (나) 지점에서 사람이 빠져 허우적거리고 있습니다. 땅 위의 (가) 지점에 있는 인명 구조원이 즉시 사람을 구하기 위해서 가장 빠른 길로 (나) 지점까지 가려고 합니다. 어떤 길이 가장 빠른 길일까요?
물론 가장 짧은 길은 (가)점에서 (나)점까지 곧장 이은 ㉡일 것입니다. 그러나 가장 짧은 길이라고 해서 가장 빠른 길은 아닙니다. 사람은 땅에서는 빨리 달릴 수 있지만 물에서는 잘 갈 수 없습니다. 그래서 전체 길이는 늘어나더라도 물에서 가는 길을 짧게 해야 사람이 최대한 빨리 사람을 구할 수 있습니다. 따라서 ㉢이 가장 짧은 길입니다.
빛은 가장 빠른 길로 나아가는 성질이 있으므로 어느 한 물질에서 그 속력이 다른 물질로 들어갈 때 경계면에서 꺾여서 진행합니다. 속력이 빠른 매질로 들어갈 때는 바깥쪽으로, 속력이 느린 매질로 들어갈 때는 안쪽으로 꺾입니다. 그래서 공기에서 물 또는 유리와 같은 매질에 들어갈 때에 굴절각이 작아지고 반대의 경우에는 굴절각이 커집니다.

참고 자료

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