레이져와 물을 사용하지 않고도 가능한 굴절실험을 만들어 보았다. 레이저가 필요없으므로 위험하지 않고, 물을 사용하지 않으므로 쉽게 이동이 가능하다. 사각 투명 아크릴을 이용하여 본다는 것만을 이용해서 굴절 실험을 정성적으로 탐구해 볼 수 있다. 그리고 실제 물 속에 있는 물체를 관찰하는 것과 비슷한 상황이 주어지므로 실제생활과 연관시키기도 좋다.
자세한 설명은 아래한글 첨부화일 참고
1. 준비물 : 사각아크릴(DP0101(50*50*20mm), 실험보고서,
각도기(각도기를 사용하지 않고 밑면거리만 알아도 계산식을 통해 각도를 구할 수 있음)
2. 실험방법 :
가. 실험보고서에 사각아크릴을 올려 놓는다.
나. 사각아크릴 옆에 보이는 학습지 선 중 실선으로 표시된 선과 사각아크릴 꼭지점 부근 모서리와 이루는 각도를 측정한다.(입사각)
다. 사각아크릴을 통해서 보이는 실선과 사각아크릴 꼭지점 부근 모서리와 이루는 각도를 측정한다.(굴절각)
라. 같은 방법으로 다른 선들도 측정하여 입사각과 굴절각을 기록한다.
마. 굴절률을 구한다.
3. 실험결과
| 직접 관찰했을때 | 아크릴유리통해 관찰했을때 | 굴절률=sin(a)/sin(b) | ||
| 밑면거리 | 각도(b) | 밑면거리 | 각도(a) | |
실험결과 확인
가. 입사각이 커질수록 굴절각은 어떻게 되는가?
나. 바닥에 있는 선이 아크릴을 통해 볼 때 떠올라 보이는가?
<과학적 원리>
사각아크릴 높이가 5cm로 정해져 있기 때문에 기준모서리(맨아래 모서리)에서 선이 그어진 밑면거리를 알면 각도를 구할 수 있다. 따라서 눈에 보이는 선이 기준모서리로부터 얼만큼 멀리 있는가를 알면 각도기가 없이도 각도 측정이 가능하다.
* 바닥에 빨간선은 1개의 선이다 그냥 볼때랑 사각아크릴을 통해 볼 때 보이는 위치가 달라 보이기 때문에 사각아크릴 안에 한 개 더 있는 것처럼 보일 뿐이다.
동일한 선을 기준으로 사각아크릴밖 공기중에서 보이는 유리밖 시선의 각도를 측정하고 유리안에서 보이는 선의 각도를 유리안 시선으로 측정하면 입사각과 굴절각을 구할 수 있고, 계산을 통해 굴절률을 구할 수 있다.
아래 동영상처럼 거리에 따라 달라지는 각을 측정하는 원리이다.
https://www.youtube.com/watch?v=cAm6aHB0b9k
그 밖에도 빛과 관련된 다양한 현상을 확인할 수 있다.
1. 사각아크릴 뒷면에 세워 놓은 물체의 글자는 윗면에서 보일까?
2. 사각아크릴 사이에 사진을 끼워 넣으면 투명인간 처럼 사라져 보이게 할 수 있을까?
3. 햇빛이 윗면으로 들어와서 옆면을 얼만큼 통과할까, 어떻게 알아낼 수 있을까?
4. 사각아크릴 바닥에 있는 글자는 옆면에서 보일까?
5. 전반사가 일어나는 곳은 어디일까?
자세한 설명은 첨부화일 한글 문서에 적어 놓았습니다.
