전지와 전구

본문내용

지의 거리
모든 거리는 거울을 중심으로 나타낸다.
초점 F는 무한히 먼곳에서 오는 빛이 모이는 곳을 말한다. 그림(나)의 오목렌즈의 경우는 빛이 초점에 모이는 대신에 거기서 나온 것처럼 굴절한다. 이런 초점을 허초점이라 한다.
(1)평행하게 들어온 빛은 굴절 후 초점을 지난다. --->오목렌즈의 경우는 초점에서 나온 것처럼 굴절한다.
(2)초점으로 들어온 빛은 굴절 후 평행하게 간다. (1)의 역이다.
(3)렌즈 중심을 통과한 빛은 직진한다.
a: 거울에서 물체까지의 거리, b: 거울에서 상까지의 거리, f: 거울에서 초점까지의 거리
모든 거리는 거울을 중심으로 나타낸다.
볼록렌즈의 경우 물체가 무한대로 먼곳에서부터 초점을 향해 다가갈 때 상은 조금씩 커져서 O점을 지나면서 확대되기 시작하고, F점에 가면 너무 확대되어 무한대인 곳에 상이 생기므로 확인불가로 상으로서 의미가 없다. 물체가 초점 안으로 들어가면 이제는 확대된 허상이 렌즈 앞쪽에 생긴다. 물체가 F점 바깥에 있을 때 생기는 실상은 항상 렌즈 뒤쪽에 생긴다. 즉, 실상과 허상의 위치는 반대이다.
오목렌즈는 물체가 어디있든지 항상 상이 생기며, 축소된 정립허상만 렌즈 앞쪽에 생긴다. 이때는 물체가 거울 가까이 갈수록 상이 조금씩 커진다.
렌즈의 종류에 관계없이 실상은 항상 도립으로 생기고, 허상은 정립으로 생김을 알 수 있다.
볼록렌즈에서는 상이 커지면 거울로부터 멀리 생긴다.(그림에서 a의 화살표와 b의 화살표를 볼 것)
그러나 오목렌즈는 상이 커지면 볼록렌즈와 반대로 거울 가까이 생긴다.(그림에서 a의 화살표와 b의 화살표를 볼 것)
5. 전반사 조건
빛은 밀한 쪽으로 꺾인다. 그래서 전반사가 되려면 왔던 쪽으로 되돌아가는 것이니까 제1매질이 더 밀해야 한다.
그리고 그림에서 보는 바와 같이 입사각이 커질수록 굴절각도 점점 커지는 것을 알 수 있다.
예를들면 A보다 B가 더 입사각이 크니까, A의 굴절각보다 B의 굴절각이 더 크다. B의 굴절각은 90°이다.
B의 입사각은 굴절각을 90°로 하는 입사각인데 이런 입사각을 임계각()이라 한다.
임계각은 물질마다 굴절률이 다르듯이 모두 다르다.
밀한 매질에서 소한 매질로 갈 때, 입사각이 임계각보다 크면 전반사가 일어난다.
전반사가 일어난다는 것은 빛이 경계면을 넘어가지 못하고 모두 반사한다는 말이다. 그래서 물 속에 있는 전구가 C쪽으로 보낸 불빛은 물 밖으로 나가지 못하고, 모두 물로 반사되어 되돌아가게 된다.
일반적으로 소한 매질에서 밀한 매질로 빛을 입사시킬 때, 점차로 입사각을 증가시키면 특정한 각 이상이 되었을때 빛이 전반사 (Total Internal Reflection)를 일으키게 된다. 이때의 각을 임계각 (Critical Angle)이라 부른다. 임계각 보다 큰 입사각으로 빛이 들어오면 따라서 모두 반사를 하게 된다. 이때에는 일반적인 반사의 법칙에 따라 반사를 한다.
빛이 굴절률이 큰 매질이에서 그 보다 굴절률이 작은 매질로 입사하는 경우(n1 그리고 3번 광선의 경우와 같이 입사각이 이 임계각보다 크게 되면 모든 광선이 굴절은 하지 않고 반사되게 됩니다. 이런 현상을 전반사(Total Internal Reflection)라고 부릅니다.
반성 및 제언
이번 실험은 시간 동안에 다양한 실험을 해야 하는 부담을 가졌다. 지난 시간에는 이론만 했기 때문에 다른 시간보다는 시간적 여유가 조금은 있었다. 그러나 전기와 자기장 부분은 중고등학교 때부터 무척이나 어려운 부분이었기 때문에 실험하기가 꽤 어려웠다.
그래서 책에 나오는 간단한 실험들까지도 모두 해 보았다. 전지와 전구의 연결 같은 실험은 그냥 눈으로 보기만 해도 아는 것들이었지만 직접 해보기로 했다. 아직도 확실히 모르는 부분이 있을 수 있고 잘 못 알고 있던 것들도 있을 수 있으므로 우리 조원은 모두 실험해 보았다. 직접 눈으로 확인하니 제대로 알게 된 것 같다.
실험을 시작할 때 새로운 전지를 사용하기 때문에 실험이 무척 원활히 잘 이루어질 줄 알았는데 그렇지 않았다. 연결을 잘 하여도 전구에 불이 들어오지 않는 상황도 발생하였다. 그 원인이 무엇인지 밝히기 위해 조원은 이 방법, 저 방법을 모두 동원해 보았다. 전지 끼우개에 이상이 있어서 전류가 흐르지 않는 것인 아니면 전구 끼우개가 이상해서 전구에 불이 들어오지 않는 것이지 알 수 가 없었다. 실험기구가 너무 열악해서 실험하는데 매우 어려움을 겪었다.
전지와 전구의 연결에서 책에 나온 회로도가 너무 복잡하고 실험기구의 말썽으로 그냥 회로도만 보고 우리들끼리 이 전지의 연결은 전구에 불이 들어올 것이라고 결정했는데 우리의 생각이 틀린 것이었다. 이것을 통해 반드시 실험은 꼭 해 보아서 눈으로 확인을 해야겠다고 느꼈다. 우리의 지식을 동원한 풀이 방법이 맞는지 틀리는 지는 실험을 통해서 꼭 확인해 보아야겠다. 이 회로도에서는 왜 불이 켜지지 않는 것이지 정말 알 수가 없었다. 우리 조원으 토의 결과 전류는 저항이 작은 곳으로 흐르니깐 저항이 없는 즉 전구가 없는 전선으로 흘러가버려서 전구가 있는 전선으로는 전류가 흐르지 않으므로 전구에 불이 켜지지 않는다고 결론은 지었다.
전류와 자기장의 실험에서 또한 오른손 법칙을 통해 전류의 방향과 전기장의 방향을 알 수 있었다. 그러나 나침반이 고장이 났는지 거의 움직임이 없어 실험을 하는데 무척 애를 먹었다. 그래서 다른 조에서 빌려서 하기도 하였다. 그리고 전지를 1개를 사용하면 나침반의 바늘이 거의 움직이지 않으므로 부득이하게 전지2개를 사용하여 실험을 하였다. 또한 전신이 짧으므로 에나멜선을 이용하여 나침반을 감았다. 이렇게 실험을 하니 겨우 구색을 맞춰 할 수 있었다. 실험기구가 좀 더 좋은 것으로 대체되면 더 나은 실험을 할 수 있었을 텐데 라는 아쉬움이 남았다. 그리고 어려웠던 전기 부분은 실험을 통해 조금이나마 확실히 할 수 있는 기회가 되어 무척 좋은 시간이었다.

키워드

전지,   전구,   과학실험,   초등과학,   전반사 조건,   전류,   자기장