SCIENCE 3D | 물속 빛의 속력을 잰 푸코의 회전 거울 실험

무슨 일이 일어났나

아라고가 살던 때 과학자들은 빛이 알갱이인지 파동인지를 두고 갈라져 있었습니다(FSU 자기장 연구소).

아라고는 빛이 정말 파동이라면 더 빽빽한 물질에 들어갈 때 느려져야 하고, 두 물질 속 빠르기를 재는 것만이 파동임을 확실히 보이는 길이라고 보아 1838 년 물과 공기를 지나는 두 빛을 견주는 실험을 계획했습니다.

실험은 미뤄지다 1850 년에 아라고가 아닌 피조와 푸코가 해냈고, 푸코는 공기 속 빛이 물속 빛보다 빠르다는 것을 따로 증명했습니다(FSU).

굴절률은 진공 속 빛 빠르기 ÷ 물질 속 빛 빠르기(n = c/v)라서, 물(1.333)에서 빛은 299,792,458 ÷ 1.333 ≈ 2.25 × 10⁸ m/s 로 갑니다 — 시뮬레이터에서 빛이 법선 쪽으로 꺾이는 까닭입니다.

💡 생활 속 예시

수영장 바닥의 동전은 보이는 것보다 더 깊이 있어서, 손을 뻗으면 생각보다 팔이 더 들어갑니다.
물을 반쯤 채운 유리컵에 젓가락을 꽂으면, 물 표면에서 젓가락이 꺾여 어긋나 보입니다.

누가 왜 찾았나

프랑수아 아라고는 1838 년, 물과 공기를 지나는 두 빛줄기를 견주는 정교한 실험을 계획했습니다. 빛이 파동이라면 물속에서 느려져야 했기 때문입니다. 실험은 오래 미뤄졌고 1850 년 아르망 피조와 레옹 푸코가 대신 해냈으며, 푸코는 공기 속 빛이 물속 빛보다 빠르다는 것을 따로 증명했습니다(FSU 자기장 연구소).

확인된 값

푸코가 고요한 물속과 공기 속의 빛 빠르기가 다르다는 것을 보인 해 (MagLab 광학 연표 1850 항목): 1850 출처
공기 속 빛이 물속 빛보다 빠르다 — 푸코가 따로 증명: v(air) > v(water) 출처
레옹 푸코 (Jean-Bernard-Léon Foucault) 생몰 해 — 1819 년 9 월 18 일 파리 출생: 1819–1868 출처
아라고가 물과 공기를 지나는 두 빛을 견주는 실험을 계획했다: water vs air (Arago) 출처
그 연구를 피조 (Armand Fizeau) 와 푸코가 해냈다: Fizeau · Foucault 출처
오늘날 정의된 진공 속 빛의 빠르기 (정확한 값): 299792458 m/s 출처
아라고가 물 · 공기 두 빛을 견주는 정교한 실험을 계획한 해: 1838 출처
빛이 파동이라면 빽빽한 물질에 들어갈 때 느려져야 한다 (아라고의 기준): wave → slower in denser 출처
빛이 파동임을 확실히 증명하는 길은 두 물질 속 빠르기를 재는 것: measure in two media 출처
그때의 논쟁: 빛은 알갱이인가, 파동인가: particles or wave 출처
실험은 1850 년에야 아라고가 아닌 사람들이 해냈다: 1850 출처
물의 굴절률: 1.333 출처
굴절률 = 진공 속 빛 빠르기 ÷ 물질 속 빛 빠르기: n = c/v 출처
굴절률이 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 가는 빛은 법선 쪽으로 꺾인다: bent toward the normal 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질
일본 · 高等学校物理 (2) 波

출처

https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/1834-1866.html(확인 2026-11-12)
https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/foucault.html(확인 2026-11-12)
https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/arago.html(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?c(확인 2026-11-12)
https://micro.magnet.fsu.edu/primer/lightandcolor/refractionintro.html(확인 2026-11-12)

이어서 보기

빛의 굴절 (스넬 법칙)