평상시에는 컵 바닥이 보이지 않지만
물을 부으면 컵 바닥아래 있는 글씨나 그림이 보이는 컵 만들기
방법은 간단하지요
평상시에는 컵 바닥에 있는 그림에서 반사된 빛이 눈으로 들어오지 않게 하고
물을 부어야만 들어오게 하면 되겠지요.
<수업시간 활용 방법>
외국에 갔다온 선생님 친구가 말하길 '어느 술집에 갔었는데 물잔 바닥면에 그림이 분명이 없었는데 물을 잔에 따랐더니 바닥면에 예쁜 그림이 나타나는 잔을 보았다' 고 하더라. 이 말을 믿을 수 있을까?
평상시에는 보이지 않는데 물을 따르면 바닥에 있는 그림이 보인다? 가능할까?
그럼 학생들 사이에 찬반 토론이 활발히 일어난다. 혹시 과학적으로 가능한지 불가능한지 설명할 수 있는 사람은 손을 들고 발표하게 한다.
그리고 다음과 같이 접근한다.
1. 물이 든 잔 바닥면에 그림이 보였다는 것은 바닥면에 그림이 있었다는 것이다. 그리고 그 그림에서 나온 빛이 우리눈으로 들어왔다는 것이다.
2. 물이 없을때 바닥면에 그림이 보이지 않았다는 것은 물이 없어진다고 그림이 사라지는 건 아닐테니까 그림은 아직도 물잔 바닥에 있을 것이다. 하지만 우리 눈에 보이지 않는 다는 것은 물잔 바닥에서 나온 빛이 우리눈으로 들어오지 못하고 있는 것으로 보인다.
3. 어떻게 하면 바닥에 있는 그림을 안보이게 할 수 있을까? 바닥에서 우리눈으로 오는 빛의 경로를 엉뚱한 곳으로 보내면 된다. 그럼 우리는 바닥면에 있는 그림을 볼 수 없을 것이다.
4. 선생님이 직접 그런 잔을 만들어 보았다. 고흡수성 수지(굴절률이 물과 거의 같음)를 잘게 부수어 컵의 바닥면에 깔아 놓으면 바닥의 그림에서 우리눈으로 오던 빛이 사방으로 굴절되어 제대로 우리눈으로 들어오지 않는다. 그럼 우리는 바닥에 그림이 있다는 것을 알 수 없다.
5. 그런데 물을 부르면 물이 고흡수성 수지 사이를 채우게 되고, 그럼 고흡수성 수지와 물의 굴절률이 같으니까 빛은 꺽이지 않고 그대로 위쪽으로 올라오게 된다. 그래서 우리는 바닥에 있는 그림을 볼 수 있는 것이다.
6. 실제 물잔을 직접 본적은 없지만, 아마도 술잔 바닥면에 그림을 놓고, 그위에 유리에 흡집을 내어 만든 간유리를 덮어서 바닥에서 올라오는 빛의 경로를 사방으로 굴절되게 하여 보이지 않게 만들었을 것이다. (반사에서는 난반사와 같은 현상이다.)
그리고 물을 부으면 간유리의 틈이 물로 매워지면서 굴절이 거의 되지 않아 바닥에 있는 그림에서 반사된 빛이 그대로 위로 올라와 눈으로 들어오기 때문에 볼 수 있는 것으로 보인다.
