[물리1] 여러가지 굴절 현상 l 파동의 굴절

안녕하세요 :)

물리1, 화학1, 통합과학,교육 & 공부에 대한 글과 동영상을 올리는 "과학강의맛집"입니다. 

오늘은 “여러가지 굴절 현상 l 파동의 굴절"에 대해서 알아보겠습니다. 파동의 굴절에 대한 이해가 부족하신 분은 "파동의 굴절"에 대한 이전 글을 보고 오시길 추천드립니다.

 

첫번째로 물 속에서 꺾여 보이는 연필에 대해서 보겠습니다. 첫번째 그림을 보시면 연필이 꺾여 보이는 것을 볼 수 있습니다. 빛의 속력은 굴절률이 클수록 느리므로 연필에서 반사된 빛이 물 속에서 공기 중으로 나올 때 굴절하고, 굴절된 빛의 연장선 상에 연필이 있는 것으로 보이는 것입니다. 두번째 그림을 보면 물 속에서는 연필의 끝 부분이 법선에 가깝게 진행되고 공기에서 약 45도 정도 각도로 진행하는 것을 볼 수 있습니다. 그런데 사람의 눈은 45도 각도 그대로 연필의 끝이 있는 것으로 인식해서 연필이 꺾여 보이는 것입니다.

두번째로 뜨거운 지면 위의 신기루가 나오는데, 이것도 위의 사례와 비슷한 원리입니다. 뜨거운 도로 위쪽에는 뜨거운 공기가 있겠죠. 그런데 뜨거운 공기는 온도가 높으므로 밀도가 낮고 즉 빛의 이동 속도가 빨라집니다. 그리고 차가운 공기에선 그 반대로 빛의 속도가 느려지겠죠. 그런데 파동은 항상 느린쪽으로 꺾이므로, 관찰자 쪽으로 꺾이는 것을 볼 수 있습니다. 그런데 관찰자는 그 꺾인 빛을 그대로 인식해서 연장선 상인 땅에 사물이 있는 것처럼 신기루가 보이는 것 입니다.

세번째로 소리의 굴절에 대해서 보겠습니다. 낮에는 따뜻한 공기가 지표면 쪽에 있고, 찬 공기가 위에 분포합니다. 그래서 속도가 느린 찬 공기 쪽으로 소리가 꺾이게 되는 것을 볼 수 있죠. 반대로 밤에는 찬 공기가 지표면 쪽에 있고 따뜻한 공기가 위쪽에 있습니다. 그래서 소리가 지표면 쪽으로 꺾이는 것을 볼 수 있습니다.  그래서 낮보다 밤에 소리가 지표면에서 더 멀리까지 전달된다는 결론도 도출할 수 있겠군요.

렌즈에서의 빛의 굴절을 보겠습니다. 파동의 속력은 느린 쪽으로 꺾이죠. 그리고 렌즈가 굵은 쪽이 느린 쪽이 되겠습니다. 그래서 볼록렌즈에서는 빛이 중앙으로 모이고, 오목 렌즈에서는 빛이 퍼지는 것을 볼 수 있습니다.파도의 굴절을 보겠습니다. 해안가에서 해안선이 들어간 곳은 바다 쪽으로 튀어나온 곳보다 깊이가 더 깊으므로, 들어간 곳으로 진행하는 파도의 속력이 더 빠릅니다. 파동은 느린 쪽으로 꺾인다고 하였으니, 튀어나온 곳으로 파동이 꺾이는 것을 볼 수 있는 것입니다.

 

아래에 영상도 있으니 참고하시면 됩니다! 감사합니다 :)