폰으로 재는 분무기 무지개의 각도

Phone: measure the angle of a spray-bottle rainbow

분무기로 만든 무지개는 왜 늘 내 그림자 머리에서 같은 각만큼 떨어진 곳에 뜰까요?

무슨 일이 일어났나

빛이 물방울에 들어갈 때 꺾이고, 물방울 안쪽의 굽은 거울 같은 면에서 반사된 뒤 다시 꺾여 나옵니다(미국 국립기상청).

시뮬레이터에서 물방울 굴절률이 1.333 이면 많은 광선이 모이는 무지개 각이 42.08° 이고, 국립기상청도 해가 지평선 위 42° 보다 높으면 무지개가 보이지 않는다고 적습니다.

그래서 해를 등지고 앞쪽에 물방울이 있어야 무지개가 보이며, 분무기 실험은 해가 낮은 아침이나 늦은 오후에 하기 좋습니다.

물방울 안에서 두 번 반사된 빛은 약 50° 로 나와 바깥쪽에 쌍무지개를 만듭니다(국립기상청).

📸 진짜 모습

옐로스톤 국립공원 노리스 간헐천 지대에서 레지 간헐천 위로 무지개가 떠올랐습니다.불러오는 중…📸 사진

옐로스톤 국립공원 노리스 간헐천 지대에서 레지 간헐천 위로 무지개가 떠올랐습니다.

출처: USGS · 퍼블릭 도메인 · USGS 원본 ↗

💡 생활 속 예시

  • 여름 오후 마당에서 호스로 물을 뿌리면, 해를 등진 쪽 물보라 속에 무지개가 둥글게 걸립니다.
  • 아침 햇살 비치는 공원 분수 앞에서 해를 등지고 서면 물보라에 작은 무지개가 보이는데, 내가 자리를 옮기면 무지개도 따라 움직입니다.

🧪 해 보기

  1. 맑은 날 해가 낮은 아침이나 늦은 오후에, 어른과 함께 마당이나 운동장처럼 넓고 안전한 곳으로 나갑니다.
  2. 해를 등지고 서서 분무기로 앞쪽 허공에 물을 뿌려 무지개를 찾습니다(해 쪽은 쳐다보지 않습니다).
  3. 폰의 기울기 앱(수평계)을 켜고, 폰 긴 모서리를 눈높이에 대어 내 그림자 머리 쪽을 한 번, 무지개 꼭대기 쪽을 한 번 겨눠 두 기울기를 읽습니다.
  4. 그림자 머리 쪽은 아래로(−), 무지개 쪽은 위로(+) 기운 값이라, 두 값의 차가 무지개 각입니다 — 이 쪽 시뮬레이터의 42.08° 와 견주어 봅니다.
  5. 시뮬레이터의 «물방울 굴절률» 끌개를 바꿔, 굴절률이 커지면 무지개 각이 어떻게 되는지도 살펴봅니다.
  • ⚠️ 해를 직접 보거나 폰 카메라를 해 쪽으로 돌리지 않습니다 — 늘 해를 등지고 섭니다.
  • ⚠️ 물을 뿌리는 곳 둘레에 전기 기기가 없게 하고, 폰은 젖지 않게 지퍼 백에 넣어 손에 꼭 쥡니다.
  • ⚠️ 기울기 값은 폰 안의 앱에서만 읽고, 어디에도 저장하거나 보내지 않습니다.
  • ⚠️ 차도 · 주차장이 아닌 마당 · 운동장에서 하고, 어린이는 어른과 함께합니다.

누가 왜 찾았나

무지개가 어디에 뜰지는 하늘 관측을 안내하는 기상청 자료에도 나옵니다. 미국 국립기상청 플래그스태프 지청은 해를 등지고 앞쪽에 비가 있어야 무지개가 보이고, 해가 지평선 위 42° 보다 높으면 무지개가 보이지 않는다고 설명합니다. 그 42° 는 물방울 속에서 꺾이고 반사된 빛이 모이는 각입니다.

확인된 값

해가 지평선 위 42° 보다 높으면 무지개가 보이지 않는다 (무지개 각 42°)
42 ° 출처
해를 등지고 앞쪽에 물방울이 있어야 한다
sun behind you 출처
빛이 물방울에 들어갈 때 꺾인다(굴절)
refraction 출처
물방울 안쪽의 굽은 거울 같은 면에서 일부 빛이 반사된다
internal reflection 출처
쌍무지개(바깥 무지개)는 약 50°
50 ° 출처
물의 굴절률
1.333 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 과학(중학교) · 빛과 파동
  • 잉글랜드 · KS3 Physics: Light waves
  • 호주 v9 · AC9S5U03

출처

이어서 보기

같은 단원 · 색과 전자기파

DATA & LICENSE

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① 시뮬레이터·그림: 직접 만듦

움직이는 실험과 그림은 이 사이트가 직접 만들었습니다. 다른 곳의 시뮬레이터나 그림을 가져오지 않습니다. 사진은 NASA·NOAA·USGS(퍼블릭 도메인)와 공공누리 제1유형 자료만, 출처와 함께 씁니다.

② 사실·숫자: 공식 기관·교재

연도·숫자·이름은 NIST·NASA·NOAA·USGS·기상청·PDG·노벨재단 같은 공식 기관과 공개 교재에서 직접 확인한 것만 우리 말로 옮기고, 쪽마다 출처 주소를 적습니다. 위키백과·나무위키·블로그는 출처로 쓰지 않습니다.

③ 교육과정

2022 개정 과학과 교육과정과 영국·호주·일본 교육과정에서 그 내용이 어디에 나오는지 함께 적습니다.

④ 실시간 자료

지진·이산화 탄소·오로라 같은 실시간 판은 기관이 낸 자료를 받은 시각과 함께 그대로 보여 주고, 우리가 예보하지 않습니다.

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