빛과 소리

Ⅰ. 빛과 함께 놀자

이 천 중 학 교

교사  김 정 식

시작하면서

<전시>

1. 글자가 나오는 선풍기

2. 조약돌 상자

3. 집음기

4. 자외선 조사카드를 이용한 청사진 만들기

5. 소리변조 마이크

<시작하며>

1. 전자키타

2. 플래시페이퍼

1.본다는 것은?

가.물체를 보게 되는 과정을  적어보자 (교과서에 나오는 내용)

빛    ->     물체에 반사     ->    눈

나.위에 적은 방법 말고 다른 방법으로 물체를 볼 수 있는 방법은 없을까?

빛 -> 눈

빛 -> 물체(반사,굴절,일부투과,일부흡수,그밖에....) -> 눈

물체에서 나온 빛(광원) -> 눈

<실험> 구슬 들어가는 함

준비물 : 구슬들어가는 함

* 이유를 알아내면 1인당 1개씩 마술도구 지급함 *

질문) 포도주 잔이나 특수안경을 이용해서 경보장치로 만든 지나가는 레이져를 보는 장면은 가능할까? <영화(종횡사해)의 한 장면>

종횡사해-주윤발 주연

요새에 잠입했을 때 레이저 경보시스템이 장치된 방안에서 포도주가 든 잔으로 레이저 철조망을 비춰 가면서 넘어 다니는 장면

포도주잔이 아니라 특수 제작된 안경이라면 가능하지 않을까?

준비물) 레이져 포인터, 거울, 칠판, 색종이판

다. 카메라에 찍히지 않는 스프레이 - 본다는 것에 대한 고찰

9시 뉴스 내용 중... 차량 번호판에 뿌리면 과속단속 카메라를 무용지물로 만든다는 스프레이가 시중에 팔리고 있습니다. 스프레이를 뿌리면 눈으로는 보이지만 단속 카메라에는 찍히지 않습니다. 정부의 대책이 요구됩니다.

1)위 기사 내용 중 의문이 생기는 부분을 ‘본다는 것’과 관련지어 적어 보자

눈의 원리와 카메라의 원리는 같다

중요한 것은 빛이 눈이나 카메라에 들어오느냐 안 들어오느냐에 달려 있다.

2)눈에는 보이는데 카메라에 찍히지 않게 할 수 있는 방법을 적어 보자.

라. 렌티큘러 렌즈를 이용한 볼펜 중간 사라지기 마술

<실험> 렌티큘러 렌즈를 이용한 실험

준비물 : 렌티큘러 렌즈, 볼펜

1)방법 : 볼펜의 빛을 눈으로 들어오지 못하게 하면 된다.

2)원리 : 렌티큘러 렌즈를 사용하면 된다.

3)렌티큘러 렌즈란 - 렌티큘러 렌즈는 반원주형의 렌즈를 평행하게 줄지어서 판처럼 만든 렌즈를 말합니다. 이 렌즈는 세로 방향의 빛은 그대로 통과시키지만 가로 방향의 빛은 퍼져 보이게 하는 성질을 가지고 있습니다. 따라서 볼펜을 퍼지는 방향으로 놓게 되면 안보이게 되는 것입니다.

--> 빛이 눈으로 안들어오게 하면 됨

* 격자 그림 만들기 이용하여 빛합성 관찰하기 <개인별 활동>

준비물 : 격자그림 만들기 프로그램, 격자그림 인쇄물 1인당 1장.

1) 렌티큘러 렌즈의 원리를 격자 그림 만들기 프로그램을 이용하여 만들어 보자.

2) 변환될 사진 2장을 준비한 후 프로그램이 있는 폴더에 image1, image2 로 이름을 바꾸어 넣는다.

3) 아래 그림처럼 옵션을 조절한 후 출력하도록 한다.

4) 손으로 접기에는 줄간격 15정도가 적당하다.

5) 실제 사진보다 넣어져 보이기 때문에 가로 사진의 경우에는 사진을 회전시켜 출력하는 것  이 좋다.

6) 원소기호, 화학식, 회로도 등 각종 교육자료에 활용할 수 있다.

7) 그림을 접을때는 자를 대고 칼 뒷면으로 흠집을 낸 후 접으면 좋다.

참고) 매직 스크린

준비물 : 휴대폰 매직스크린

마. 실험

1)적색 레이져 포인터로 태극기 관찰해 보기

<실험> 태극기 관찰

준비물 : 레이져 포인터, 태극기

-태극기의 빨간색과 파란색 중 어느곳이 더 잘보이는가?

본다는 것에 대해서 다시한번 생각해 보자.

2) 가짜 개구리알 관찰하기(제올라이트)

- 본다는 것은 무엇인가?

<시범 실험> 개구리알 관찰

개구리알 이 든 물병

3) 신기루 관찰하기

<시범 실험> - 신기루  <--  쉬는 시간에 앞에 나와서 직접 관찰하세요.  <준비물 : 신기루>

바. 투명인간 만들기 프로젝트

1) 영화에 나오는 투명인간이 가능할까? 불가능하다면 그 이유는?

<교과서 내용>

투명인간도 앞을 볼 수 없다.

본다는 것은 ....

2)신문기사에 영국에서는 투명 탱크와 투명군복을 만든다는데 진짜일까?

英, 투명탱크 “2012년 실전배치” <중략> 해리 포터의 투명 망토처럼 빛을 (굴절)시키는 특수막을 장비와 병사들이 착용함으로써 (카메라) 없이도 투명 탱크·병사를 만들 수 있다는 것이다.

3)어떤 원리를 사용하고 있을지 생각해 보자.

본다는 것은 ...

빛 - 물체(?) - 눈

4)완벽하지 않지만 현재보다 남의눈에 잘 띄지 않도록 할 수 있는 방법을 과학적이론을 접목시켜서 만들어 보자

투명원리 응용한 자동차, 헬리콥터

2. 빛의 굴절

가. 빛이 매질의 경계면에서 굴절하는 이유

-  빛이 매질의 경계면에서 굴절하는 이유는  빛은 매질에 따라 진행하는 속력이 달라지기 때문이다.

나. 장난감 자동차 바퀴를 이용한 빛의 굴절방향 찾기

빛 굴절 실험

다. 컵 바닥에 보이지 않는 동전을 물을 부어 보이게 만들기

- 바닥에 보이지 않던 동전이나 그림을 물을 부면 보이게 만들어 보자

- 일본에 있는 술집에 가면 위에서 술잔을 위에서 내려다 보면 그림이 없는데 술잔에 술을 부으면 그림이 나타나는 술잔이 있다고 한다. 어떻게 만들 수 있을까?

라) 물이든 비이커 속에 넣어 놓은 빨대는 어느쪽으로 꺾여 보일까?

?

?

<빛의 경우와 빨대의 경우 비교>

마. 실험

1)비이커 또는 페트병 에 동전 넣고 관찰하기

<실험> 동전을 사라지게 하기

준비물 : 비이커, 동전, 물

-비이커 벽에 세워져 있는 동전을 보이지 않게 만들어 보자

- 왜 안보일까?

2) 비이커에 동전 넣고 빨대로 동전 찔러보고

<실험> 비이커 바닥에 동전 보기

준비물 : 비이커, 물, 동전, 레이져 포인터, 빨대 또는 볼펜

- 바닥에 동전을 넣고 물을 붇는다.

- 비이커 한쪽 모퉁이에서 동전을 보며 빨대로 보이는 동전을 향해 빨대를 찔러 넣어 보자.

- 비이커 한쪽 모퉁이에서 동전을 보며 레이저 포인터를 동전을 향해 쏘아보자.

- 어떤 차이가 나는가?

빨대와 레이져 포인터 빛 함께 넣어보기

<실험> 빨대와 레이져 포인터 함께 넣어보기

준비물 : 비이커, 물, 동전, 레이져 포인터, 빨대 또는 볼펜

- 빨대와 레이져 포인터를 스카치테이프로 붙인다.

- 공기중에서 빨대의 끝에 레이져포인터의 빛이 도달하는지 확인한다.

- 그 상태에서 빨대의 끝을 물에 넣어 본다.

- 각도를 달리 하면서 어떤 차이가 나는지 비교해 본다.

3) 실드가 있는 유희왕 카드 내용 안보이게 하기

<실험> 유희왕 카드 내용 안보이게 하기

준비물 : 유희왕 카드, 카드실드, 물이 든 비이커

그밖에 학생들에게 보여줄만한 빛과 관련 된 자료

1. 광섬유 오류

2. 도로에 나타나는 신기루

3. 편지봉투 안에 내용 보기

4. 손바닥 구멍 뚧기

5. 적외선 디지털 카메라로 보기

6. 광수지 - 렌즈안의 지나가는 빛을 볼 수 있게 만든 발명품

<참고> 이해하기

1) 앞에 서있는 강사가 여러분 앞에 서있다고 확신할 수 있는가. 그렇다면 그것을 알아낼 수 있는 방법은?

2)반사되지 않는 거울?- 본다는 것에 대한 고찰

유투브 UCC 내용 중... 화장실에서 거울을 보고 화장하고 있는 여인과 그 옆에 서있는 노인, 여인은 거울을 보며 화장을 하고 있지만 노인은 자신의 모습이 거울에 비치지 않는 것을 보며 놀라워 하는데... 도대체 이유는 무엇일까?

가)노인이 거울에 반사되지 않는 이유를 생각해 보자.

나)빛이 편광되지 않고 거울에 반사되어 우리 눈으로 들어올 때 그 빛이 반사되어 왔다는 것을 알아낼 수 있는 방법은?

다)빛이 편광되지 않고 모두 굴절되어 우리 눈에 보일 때 그 빛이 굴절되어 왔다는 것을 알아낼 수 있는 방법은?

응용

1)노트북을 시계 만하게 만들었다고 가정할 때 아래문제들은 어떻게 해결할 수 있을까?

입력방법(키보드) : 음성인식, 뇌파

출력방법(모니터) : 안경 디스플레이

그밖에 생각나는 문제점: 전원장치

망막이 스크린 망막에 투사되는 디스플레이 화제

<문제> 다음 중 물이 담긴 투명한 컵 속에 빨대를 넣었을 때의 모습으로 옳은 것은?

①	②	③

④	⑤

다음 그림중 빨대를 원형 비이커에 넣었을때 모습으로 옳은 것은?

?

?

?

3. 빛의 분산과 합성

	① 노란색 (Yellow) ② 자홍색 (Magenta) ③ 청록색 (Cyan) ④ 흰색

혹시 빛의 삼원색과 색의 삼원색의 관계를 알고 있나요

	빛의삼원색 (RGB)	색의삼원색 (CMY)
	합성된색	합성된 색
	Yellow Magenta(다홍) Cyan(청록) White	Red Green Blue Black

가. CD 분광기를 이용한 빛의 삼원색 관찰

<참고> CD 분광기 만들기

준비물 : 분광기 전개도가 그려진 검은색 마분지, 공CD, 가위, 테이프, 노트북, 빛분광기용프로그램

공CD는 1조당 1개 4명이 나누어서 사용

1)목적: 개인이 직접 간단한 분광기를 만들어 빛의 분산을 체험할 수 있다.

2)제작방법

가)공CD를 준비한 후 가위로 공CD를 절반으로 자른다.

나)셀로판테이프나 지테이프를 이용하여 CD 표면의 코팅물질을 벗겨낸다.

다)분광기 전개도를 잘라 접는다.

라)CD를 적당한 크기로 잘라 분광기 전개도의 윗면 구멍에 붙인다.

(이때 CD방향에 주의해서 붙인다.) - 트랙방향과 수직이 되도록

마)분광기를 완성한 후 실험해 본다.

(필요시 슬릿간격을 검은 마분지 조각을 잘라 작게 조절한다.)

* 시간상 만들어진 CD분광기 사용

1)실험관찰 - 빛분광기용 플래시프로그램 이용

<실험> 분광기를 이용한 빛의 삼원색 관찰

준비물 : 분광기, 빛분광기용프로그램

가)형광등 보기 : 선스펙트럼 보기

나)창가 보기 : 햇빛 연속스펙트럼 보기

다)반사체 보기 : 색종이 붙여서 보기

라)준비된 화면 보기 : 빛분광기용 프로그램 이용해서 보기

- 관찰 결과 가장 잘 보이는 색을 적어 보자.

노란색 = (  빨강  ) +(  초록   )         청록색 = (  파랑  ) +(  초록  )

자홍색 = (  빨강  ) +(  파랑   )

백색 = (    빨 + 파 + 초     )

검은색 = (          ?              )

<빛 분광용 프로그램>

<분광기 전개도>

나. 디지털 확대경을 이용한 TV, 모니터, 휴대폰 관찰 - 빛의합성

<시범실험> 디지털 확대경 실험

준비물 : 노트북, 디지털 확대경, 빛분광기용프로그램

1) 빛의 삼원색 합성 프로그램을 띄워놓고 디지털 확대경을 이용하여 관찰해 보자

- 색을 바꾸어 가며 관찰해 보자.

2) 빛 합성(분광기용) 프로그램을 띄워놓고 디지털 확대경을 이용하여 관찰해 보자

- 색을 바꾸어 가며 관찰해 보자

3) TV, 휴대폰, 게임기 화면도 같은 방법으로 관찰해 보자

	흰색	빨간색	노란색
TV화면	모니터 화면

다. 모니터 화면 관찰 프로그램을 이용한 관찰 <프로그램>

준비물 : 모니터화면관찰 프로그램

1) 모니터 관찰 프로그램을 실행시킨다.

2) 모니터 색을 선택하여 모니터에 보여지는 색을 관찰한다.

3) 확대 축소 버튼을 이용하여 화면을 확대하거나 축소해 가면서 관찰해 본다.

- 노란색을 선택하고 축소버튼을 눌러 화면을 작게 만들다 보면 정말로 노란색으로 보이는 것을 확인할 확대해 보면 빨간과 초록색으로 되어 있음을 알 수 있다.

4) 배경을 검은색으로 바꾸고 색은 흰색 상태에서 어둡게 만들면  빛의 삼원색을 합성하더라도 밝기가 어두워지면 검은색에 가까워짐을 확인할 수 있다. (색팽이와 비교)

다. 디지털 확대경을 이용한 인쇄물 관찰 - 색의 합성

<시범실험> 디지털 확대경 실험

준비물 : 노트북, 디지털 확대경, 휴대폰, 신문지 또는 잡지

1) 인쇄물의 흑백 그림이나 글씨를 살펴보고 어떤 모양과 색으로 구성되어 있는지 관찰해 보자

2) 인쇄물의 칼라 그림이나 글씨를 살펴보고 어떤 모양과 색으로 구성되어 있는지 관찰해 보자

3) 모니터 화면과 인쇄물 화면을 구성하고 있는 색에는 어떤 차이가 있는가?

모니터 화면 구성색	인쇄물 화면 구성색
RGB	CMY + K

라. 간이현미경(루빼)을 이용하여 위 실험을 직접 관찰해 보자.

<실험> 루빼를 이용한 실험

준비물 : 노트북, 빛분광기용 프로그램 루빼, 휴대폰, 신문지 또는 잡지

1) 빛 분광기용 프로그램을 실행시켜 놓고 모니터 화면 관찰

색을 바꾸어 가며 관찰

특히 노란색과 검은색 흰색을 주의깊게 관찰해 볼 것

2) 휴대폰 화면 관찰

3) 신문지 관찰

추가실험> . 렌티큘러 렌즈를  이용하여 노트북 모니터를  직접 관찰해 보자.

<실험> 렌티큘러렌즈를 이용한 실험

준비물 : 노트북, 빛의삼원색 합성 프로그램,  렌티큘러 렌즈(42LPI)

1) 빛의 삼원색 합성 프로그램을 노트북 화면에 띄워 놓고 렌티큘러 렌즈를 이용하여 관찰해 보자

- 렌티큘러 렌즈는 42LPI 정도가 적당하다. LPI(Line Per Inch)가 너무 크거나 작으면 모니터 상에서 무아레 무늬에 의한 빛의 삼원색을 관찰 할 수 없다.

- 렌티큘러 렌즈를 모니터 화면에 대어보면 앞면과 뒷면중 더 잘보이는 곳이 있다. 어느쪽이 더 잘보이는지 뒤집어 보면서 더 잘보이는 쪽으로 관찰해 보자.

2) 색을 바꾸어가면 관찰해 보자.

- 렌티큘러 렌즈를 접촉한 상태에서 돋보기 등으로 관찰하면 더 잘 관찰할 수 있다.

마. 빛의 합성(휴대용 미니 선풍기)

<실험> 색팽이 만들기

준비물 : 휴대용 미니 선풍기, 색팽이가 인쇄된 종이, 가위, 양면테이프, 건전지

1) 미니 선풍기 중심에 양면테이프를 붙인다.

- 필요시 날개를 잘라 낸다.

2) 나누어준 색팽이를 원형으로 잘라 휴대용 선풍기 중심에 붙인다.

3) 정확하게 중심에 붙일 수 있는 방법을 토의해 보자.

4) 가능한 햇빛 아래서 관찰한다.

5) 관찰 결과 어떤 색으로 보이는가?(인쇄 상태에 따라 정확한 색이 나오지 않을 수 있으므로 애매하게 보이는 색은 이론적으로 적어도 된다.)

* 분광기용 프로그램에서 색 변화를 빨리 해도 똑같은 효과가 나타남

혼합색
보이는색	흰색	흰색	회색	흰색	노란색	주황색	보라색

색팽이(합성)프로그램 이용(프로그램 이용)

준비물 : 색팽이(합성) 프로그램

1) 색팽이 관찰 프로그램을 이용해서 관찰된

실제팽이와 비교해 보자.

2) 빛의 삼원색(RGB)와 검은색,검은색,흰색을

합성시킨 팽이와 비교해 보자.

문) 빨,파,초 가 칠해진 팽이를 암실에서 노란색 조명을 켜고 돌리면 무슨색으로 보이겠는가? 그 이유는?

명도가 낮은 노란색

6)이론처럼 제 색깔로 보이지 않는 이유는?>

<2008 전국 학생 발명품 입상작>

바. 프로그램을 이용한 빛의 합성

* 조명을 이용하여 그림 관찰하기

준비물 : 빛(조명) 프로그램

1) 빛을 비추는 프로그램을 이용하여 무대위에 등장한 배우가 조명에 따라 어떻게 달라지는지 실험해 보자.

- 불켜기 버튼을 눌러 무대위에 배우의 모습과 색을 관찰한후 불켜기 버튼을 다시 누르면 불이 꺼진다.

- 무대위에 배우가 입고 있는 옷과 물건들이 비추어지는 조명색에 의해 어떤색으로 보여지는지를 확인해 보자.

2) 감독입장이 되어 조명을 바꾸어가며 상황설정을 해 보자.

- 불이난 상황, 과거회상 장면 등등

3) 조명의 크기를 조절해 가며 살펴보자

4) 우측아래 빛의 삼원색 부분에 조명을 비추면 이론적으로 설명하기가 쉬워진다.

<질문>검은색 빛을 무대에 비추면 어떻게 될까?

1)빛(그림삼원색분리) 프로그램을 이용하여 원하는 사진을 빛의 삼원색(RGB)으로 분리시켜 보고, 화면상에서 서로 합성시켜 본다.

준비물 : 빛(그림 삼원색 분리) 프로그램

1) 자신이 원하는 사진(학생사진)을 이용하여 빛의 삼원색(RGB)색으로 나누어 보자.

- 프로그램이 있는 폴더에 디카로 찍은 사진이나 그림을 p1.jpg, p2.jpg 와 같은 파일명으로 바꾸어 넣어 빛의 삼원색(RGB)으로 나누어 보자

- 나누어진 색들을 화면상에서 마우스로 이동시켜 합성해 보자

- 잉크젯 전용 OHP필름에 출력하여 관찰해 보자

- 출력된 사진을 합성할 수 있는 방법을 살펴보자

- 빛의 삼원색을 사진으로 넣고 나누어 보면 어떻게 될까?

- 색의 삼원색을 사진으로 넣고 나누어 보면 어떻게 될까?

사. 프로그램을 이용한 색의 합성

* 셀로판지를 이용하여 그림 관찰하기

체크펜(암기용 글 만들기) <활동>

준비물 : 코팅된 셀로판지 조별 1장. 관찰 출력물 조별 1장

1) 암기용으로 시중에 판매되는 체크펜은 어떤 색깔로 칠하고 어떤색 셀로판지로 덮어야 할까?

2) 아래 제품처럼 빨간색 투명 시트지에는 초록색싸인펜을, 초록색 투명 시트지에는 빨간색 사인펜을 사용하는 이유에 대해 생각해 보자.

3) 여러 가지 색 싸인펜으로 글씨위에 색칠을 해보고 빨간색 셀로판지를 덮어 어떻게 보이는지 확인해 보자.

4) 아래 상품을 보고 왜 펜 색깔이 빨간색과, 녹색만 있는지 생각해 보자.

1)인쇄물CMY색 분리 프로그램을 이용하여 원하는 사진을 색의 삼원색(CMY)으로 분리시켜 보고 화면상에서 서로 합성시켜 본다.

만드는 방법

2)컬러 프린터의 원리와 연관 지어 생각해 본다.

자. 투명 용지에 출력시킨 출력물을 잘라 직접 흰 종이 위에서 합성시켜 본다.

<실험> 색의 삼원색 합성해 보기

준비물 : 가위, 색의 삼원색이 인쇄된 Transparency Film,

- 순서대로  원본그림 Yellow(노랑) Magenta(자홍) Cyan(청록)

문) 빛의 삼원색으로 분리된 사진을 색의 삼원색을 합성하는 방법으로 합성시키면 어떤 색이 나오겠는가?(                             )

자. Html태그를 이용한 빛의 합성

<실험> 컴퓨터에서 빛의 삼원색 직접 합성해 보기

준비물 : 노트북, 메모장

1)메모장을 열어 아래처럼 적고(아니면 복사해서 붙여넣고) 다른 이름으로 저장을 눌러 '색연습.htm'으로 저장한다.

<html> <body bgcolor=#FF0000> 빛의 합성 연습중 </body> </html>	<메모장 저장방법>

2)색연습.htm 을 실행시켜 배경색이 어떻게 나타나는지 관찰한다.

3)메모장에서 <body bgcolor=#FF0000> 의 배경색을 다른색으로 바꾸어 본다.

-배경색 설정에서 FFFFFF 는 앞쪽부터 두 자리씩 RGB색을 의미한다. 각색은 16진수로 표현되며 조명을 다 끄면 00 조명을 다 켜면 FF 가 된다. 중간 숫자를 입력하면 적당하게 켠 것을 의미한다. 즉 FF0000 이면 Red는 FF(불을 다켜고) Green과 Blue는 00 으로 불을 다 끈 것을 의미한다.

4)배경색을 바꾸었으면 다시 저장하고 색연습.htm 을 새로고침(단축키 F5)을 눌러 바뀐 색이 적용되었는지 살펴 본다.

5) 배경을 노란색으로 바꾸려면 배경색 부분을 어떻게 적어야 할까?

<body bgcolor=(                )>

차. 그밖에 프로그램을 이용한 빛의 합성 빛의 삼원색 합성 프로그램

1) 빛의 삼원색 합성 프로그램을 이용하여 조명을 이용해서 빛을 합성해 보자

- 조명의 크기를 조절할 수 있기 때문에 다양한 모습의 빛이 합성된 모습을 화면상에 구현할 수 있다.

2) 그림자가 있는 빛의 삼원색을 합성해 보고, 왜 칼라 그림자가 나오는지 실험해 보자.

- 1개의 조명에서 시작해서 1개씩 추가해 나가면서 생기는 그림자를 살펴보면 칼라 그림자가 생기는 원인을 쉽게 이해할 수 있다.

3)물감의 삼원색 합성 프로그램을 이용하여 돼지코 만들어 보기

<실험> 컴퓨터를 이용한 빛과 색의 합성

준비물 : 노트북, 빛의 삼원색합성 프로그램, 물감의 삼원색 합성 프로그램.

그밖에 학생들과 생각해 볼 문제

1. 무지개 원리

2. CD를 이용한 태양관찰

3. 편광필름을 이용한 빔프로젝터 색확인

Ⅱ. 소리

파동 관찰 : 진동수,진폭,파장

1. 소리

가. 소리의 3요소

1)소리의 세기：음파의 진폭이 클수록 크며, dB 단위를 사용하여 나타낸다.

2)소리의 높낮이：음파의 진동수가 클수록 높으며, 사람의 경우 진동수가 20~20000Hz인 소리를 들을 수 있는데, 이를 가청 주파수라 한다. 20000Hz보다 높은 진동수를 갖는 소리를 초음파, 20Hz보다 낮은 진동수를 갖는 소리를 초저주파라 한다.

<시범실험>소리변조 마이크 이용하기

3)소리의 맵시(음색)：같은 세기, 같은 높이의 소리라도 소리를 구별할 수 있는 것은 발음체에 따라 소리의 파형이 다르기 때문인데, 이를 소리의 맵시라고 한다.

funny voice 프로그램을 이용한 실시간 소리 변조

소리의 매질은 공기이다. 소리는 공기를 진동시켜 소리를 낸다.

스타워즈에서 적의 우주선이 폭발하는 소리를 들을 수 있을까?

참고> 소리를 눈으로 볼 수 있는 방법

나. 윈도우 미디어 플레이어를 이용하여 소리보기

<실험> 윈도무 미디어 플레이어를 이용한 실험

준비물 : 노트북, 윈도우 미디어 플레이어, 녹음된 피아노 소리

1)피아노처럼 음이 녹음된 소리를 준비한다.

2)메뉴에서 보기-시각화-막대와 파동-한계를 선택한다.

3)녹음된 소리를 불러들여 실행시킨다.

4)소리의 크기에 따른 진폭과 소리의 높낮이에 따른 진동수를 일시정지를 눌러 관찰한다.

5)일시정지를 눌렀을 때 한 화면에 보이는 시간은 약 0.023초이다.

문제)1000MHz 짜리의 경우 일시정지를 누르면 한 화면에 파형이 몇 개가 보이겠는가? (                    )

다. sound wave 1.5를 이용하여 소리 분석하기

<실험> sound wave1.5를 이용한 실험

준비물 : 노트북, sound wave1.5, 컴퓨터용 마이크

1)sound wave 1.5의 구성

가)소리파형 : 마이크로 입력하거나 또는 컴퓨터에서 나는 소리의 파형을 보고 분석할 수 있다.

<시범실험> 모기퇴치프로그램 소리 이용 진동수 분석

- 소리의 세기(진폭), 소리의 높낮이(진동수), 소리의 음색(맵시) 을 관찰할 수 있다.

나)소리 스펙트럼

- FFT분석방법을 이용하여 입력되는 소리의 어떤 주파수가 가장 강한가를 알 수 있다.

다)원하는 소리의 진동수를 발생시킬 수 있다.

- 악기 소리를 이용하여 각각의 음계에 해당하는 진동수를 만들 수 있다.

- 좌우 진동수를 약간 다르게 하여 맥놀이 현상을 관찰할 수 있다.

- 가청 주파수를 확인할 수 있다.

- 스테레오 스피커를 이용하면 영의간섭실험을 관찰할 수도 있다.

라)데이터를 엑셀로 변환시켜 분석할 수도 있다.

<소리파형>                  <소리 스펙트럼>           <소리 발생>

문제) 아래 그림을 보고 질문에 답하시오

	<문제> 1. 목소리 가장 큰사람 : 2. 가장고음을 낼 수 있는 사람 : 3. 가정 저음을 낼 수 있는 사람 :

라. 포도주잔을 이용하여 음계 만들기

1)포도주 잔의 물의 양을 변화시키면서 소리를 내보자

가)물의 양을 변화시키면서 포도주 잔을 두드려 보자

나)높은 소리는 물의 양이 (  적을수록   ) 난다.

다)이번에는 물의 양을 변화시키면서 잔의 윗부분을 문질러 보자

라)높은 소리는 물의 양이 (  적을수록   ) 난다.

이유 : 어떤 경우에 포도주 잔이 잘 진동할지를 생각해보면 된다.

2)빈 포도주 잔의 고유 진동수는 얼마이나 컴퓨터를 이용해 분석해 보자

응용) 소리로 포도주잔 깨기

마. 페트병을 이용하여 음계 만들기 (가압압축펌프(피스톤식))

<실험> 페트병을 이용한 음계 만들기

준비물 : 노트북, sound wave1.5, 컴퓨터용 마이크, 페트병, 가압펌프

1)페트병의 물의 양을 변화시키면서 소리를 내보자

가)물의 양을 변화시키면서 페트병 입구에 입술을 대고 불어보자

- 높은 소리는 물의 양이 ( 많을수록 ) 난다.

나)이번에는 물의 양을 변화시키면서 페트병을 두드려 보자

- 높은 소리는 물의 양이 ( 적을수록 ) 난다.

이유 : 바람을 불면 기주공명에 의한 소리가 나고, 두들기면 페트병의 진동에 의한 소리가 난다.

2)가압압축펌프로 페트병안의 공기의 양을 바꿔 가면서 소리를 내보자

가)페트병 안에 압력을 변화시키면서 페트병을 두드려 보자

- 높은 소리는 공기의 압력이 (        ) 난다.

페트병에 가압펌프를 이용하여 압력을 넣어 도(C4)음을 만들어 보자. (261.6Hz)

3)페트병 안의 공기의 압력을 높일 수 있는 다른 방법도 생각해 보자

바. 말하는 줄을 이용한 소리분석

<실험> 말하는 줄을 이용한 실험

준비물 : 말하는 줄, 종이컵, 테이프, 송곳

1) 말하는 줄 양쪽을 살펴보고 뾰족한 쪽을 종이컵 중앙에 꽂아 고정시킨다.

2) 홈이 나 있는 쪽에 엄지손톱을 대고 살짝 긁어내려 소리가 나게 한다.

3) 줄을 세게 잡고 당겼을때랑 약하게 잡고 당겼을때 어떤 차이가 나는가?

4) 줄을 빨리 당겼을때랑 천천히 당겼을때 어떤 차이가 나는가?

2. 소리관련 프로그램 이용하여 응용하기

<박수 경주 게임>

<우주선 조절 게임>

가. 박수경주게임(진동) : 진동에 대한 개념을 박수게임을 이용해서 설명, 1번 진동(박수 1번) 할 때 마다 우주선이 이동하는 게임을 통해 박수소리 1번이 진동 1번과 같다는 개념을 설명한다. 박수게임 영상

나. 우주선 조절 게임(진폭) : 학생들 개인 또는 전체의 소리 크기로 우주선을 조절하여 장애물을 통과하는 게임, 재미와 함께 자연스럽게 소리의 세기(진폭)에 대한 체험을 할 수 있다. 한 노래를 부르며 우주선을 조절하게 함으로써 소리의 높낮이와 소리의 세기를 혼동하는 학생들의 개념을 확실하게 잡아 줄 수 있다.

다. 모기벨소리(진동수) : 종이를 흔들었을 때 왜 소리가 안 나는지 가청주파수의 개념과 소리의 진동수 개념을 이해하고, 사람마다 들을 수 있는 진동수가 다르다는 것을 함께 이해하도록 한다.

라.  음성변조 프로그램 : 학생들 목소리를 직접 녹음하여 진폭과 진동수를 바꾸어 가며 녹음된 소리가 어떻게 변하는지 직접 확인할 수 있다. 궁극적으로 녹음된 목소리를 이용한 연주와, 졸라맨 목소리 만들기에 도전해 보게 한다.

<녹음장치>

마. 소리크기측정,소음경보기,생일잔치 프로그램 : 그밖에 소리의 성질을 이용해서 할 수 있는 다양한 게임들 소개하고 수업시간에 활용하는 방법에 대해 알아본다. 소리 크기 측정게임(어느 분단이 대답소리가 제일 큰지, 또는 누가 제일 크게 말하는지), 소음 경보기 프로그램(자습시간이나 수업시간에 활용하여 조용히 시키기, 또는 실험시간이나 토론시간에 소리가 커지는 것 방지) 생일잔치 프로그램(모두의 함성을 이용하여 촛불 끄기에 도전)

<그밖에 소리관련 실험 소개>

레이져 포인터와 거울을 이용한 소리진동장치 만들기

전자키타 만들기 키트를 이용한 악기 연주하기 등등.

김정식과 허명성의 과학사랑 http://sciencelove.com

참고자료 및 인터넷 사이트 소개

1. 서울 대학교 과학교육 연구소 중학교 1학년 과학탐구 지도자료

2. 공주대학교 육근철 교수의 광학실

http://moire.kongju.ac.kr/moire/m_index.htm

3. 유투브 http://kr.youtube.com/watch?v=xYXj2ZICmKw&feature=related

4. MBC 20년 뉴스 다시보기

http://imnews.imbc.com/20dbnews/history/2006/1988139_3845.html

5. 사이언스 큐브 http://www.sciencecube.com/

6. 눈이 즐거운 물리 http://phys.pe.kr

7. 이동준 선생님의 자바 실험실 http://mully.net/lee/

* 개인적으로 가져가도 되는 물품

- 렌티큘러 렌즈 1장

- 구슬들어가는 함(마술도구) 1개

- 색의 3원색이 인쇄된 OHP 용지 1장

- 말하는 줄

- 이곳에 사용된 각종 프로그램