숟가락으로 보는 오목 · 볼록 거울 실험
Spoon mirrors: concave and convex
반짝이는 숟가락 안쪽에 얼굴을 비추면 왜 거꾸로 보일까요?
무슨 일이 일어났나
숟가락 안쪽은 안으로 굽은 오목 거울이고, 바깥쪽 등은 밖으로 볼록한 볼록 거울입니다.
오목 거울은 초점보다 먼 물체를 거꾸로 선 실상으로 비추므로, 숟가락을 얼굴에서 떼면 얼굴이 거꾸로 보입니다.
초점보다 가까이 대면 바로 선 큰 허상이 생기고, 볼록한 등에서는 거리와 상관없이 바로 선 작은 상이 보입니다.
시뮬레이터(초점 거리 3 cm 로 가정)에서 30 cm 떨어지면 배율 −0.116, 2 cm 로 다가가면 3.03 입니다 — 진짜 숟가락은 굽은 정도가 고르지 않아 상이 더 일그러질 수 있습니다.
💡 생활 속 예시
- 국자 안쪽에 비친 부엌 천장 전등이 거꾸로 매달린 것처럼 보입니다.
- 크리스마스트리에 단 반짝이는 장식 공에는 방 안 전체가 작고 둥글게 담겨 보입니다.
🧪 해 보기
- 잘 닦은 큰 숟가락의 안쪽을 얼굴에서 30 cm 쯤 떨어뜨려 들고 얼굴이 어떻게 보이는지 봅니다
- 숟가락을 천천히 얼굴 쪽으로 가져오며 얼굴이 바로 서는 거리를 찾습니다
- 숟가락을 뒤집어 볼록한 등에 얼굴을 비추고, 멀리 떼어도 바로 선 채 작아지기만 하는지 봅니다
- 두 면에서 본 모습을 그림으로 그려 견줍니다
- ⚠️ 어린이는 어른과 함께하고, 포크나 칼처럼 끝이 날카로운 도구 말고 숟가락만 씁니다
- ⚠️ 숟가락으로 햇빛을 모아 눈이나 피부에 비추지 않습니다
- ⚠️ 숟가락을 눈에 닿을 만큼 바짝 대지 말고 손가락 두 마디쯤 거리를 둡니다
누가 왜 찾았나
아이작 뉴턴(1642–1727)은 망원경용 렌즈를 손수 깎다가, 렌즈가 상의 가장자리에 색이 번지게 하는 문제(색수차)를 알아챘습니다. 이 문제를 풀려는 시도 끝에 렌즈 대신 굽은 거울로 빛을 모으는 반사 망원경을 만들었습니다. 숟가락 안쪽처럼 오목한 거울이 빛을 모아 상을 만든다는 원리를 쓴 것입니다.
확인된 값
- 구면 거울의 초점은 거울과 곡률 중심의 한가운데 (f = R/2)
- R = 2f 출처
- 안으로 굽은 거울 = 오목 거울
- concave mirror 출처
- 오목 거울 — 초점과 거울 사이 물체: 바로 선 큰 허상
- upright, virtual, larger 출처
- 오목 거울 — 곡률 중심보다 먼 물체: 초점과 곡률 중심 사이에 실상
- real image between F and C 출처
- 볼록 거울의 상: 늘 허상 · 바로 섬 · 물체보다 작음
- virtual, upright, smaller 출처
- 아이작 뉴턴이 산 해
- 1642–1727 출처
- 뉴턴이 렌즈를 깎다 알아챈 문제: 색수차
- chromatic aberration 출처
- 그 문제를 풀려다 만든 것: 반사 망원경
- reflecting telescope 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 과학(중학교) · 빛과 파동 [9과10-02]
- 한국 2022 · 물리학 실험 · 광학 [12물실04-02]
출처
이어서 보기
같은 단원 · 빛의 반사와 굴절
- 개념오목 거울과 볼록 거울
- 개념볼록 렌즈와 오목 렌즈
- 개념눈이 초점을 맞추는 법 (눈의 조절)
- 개념빛의 반사 (반사 법칙)
- 개념빛의 직진
- 개념평면거울의 상
- 개념실상과 허상
- 개념빛의 굴절 (스넬 법칙)
- 개념정반사와 난반사
- 개념렌즈가 상을 맺는 자리 (렌즈 방정식)
- 개념전반사
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