물속에서 사라지는 그림

1. 준비물

투명 플라스틱 컵 2개, 송곳, 유성 펜, 색종이, 수조(물)

2. 실험 방법

1. 색종이로 종이배를 접어 수조에 띄운다.

2. 투명 플라스틱 컵 한 개로 떠 있는 종이배를 물속으로 넣은 뒤

  수조의 위쪽과 옆에서 관찰한다.

3. 수조의 위에서 컵을 관찰하면 종이배가 보이지 않는다.

4. 수조의 옆에서 관찰하면 종이배가 나타난다.

5. 2개의 플라스틱 컵 중 한개는 송곳으로 바닥 가운데 구멍을 뚫는다.

6. 구멍을 뚫지 않은 나머지 플라스틱 컵에는 유성 펜을 이용해 그림을 그린다.

7. 바닥에 구멍을 뚫은 플라스틱 컵이 바깥에 오도록 컵 2개를 겹친다.

8. 구멍을 손가락으로 막고 수조 속으로 컵을 천천히 넣는다.

9. 수조의 위와 옆에서 유성 펜으로 그린 그림이 어떻게 보이는지 관찰한다.

10. 구멍을 막고 있던 손가락을 떼고 어떤 일이 일어나는지 관찰한다.

실험과정

1, 예상실험

2,실험결과

3. 원리

☆ 종이배와 그림이 보이지 않는 이유는?

수조의 위쪽에서 종이배와 플라스틱 컵의 그림을 관찰하면 감쪽같이 사라져 보이지 않는다.

하지만 수조의 옆에서 보면 종이배와 컵의 그림이 다시 나타난다.

이는 물과 공기층 사이에서 빛의 전반사가 일어나기 때문이다.

 

투명 플라스틱 컵 2개를 겹치면 컵 사이에 공기층이 생긴다.

손가락으로 바깥 컵의 구멍을 막고 수조에 넣으면 컵 사이의 틈으로

 물이 들어오지 못해 공기층이 그대로 있게 된다. 이 때문에 수조의 물속을

진행하던 빛이 공기중으로 굴절돼 들어가지 못하고 다시 수조 바닥 쪽으로 반사된다. 

이런 현상을 전반사라고 한다.

 

우리가 수조 위에서 컵을 관찰하면 물속을 진행하던 빛이 전반사돼

우리 눈에 도달하지 못하기 때문에 컵의 그림이 사라진 것처럼 보인다.

하지만 수조 옆에서 관찰하면 물속으로 전반사된 빛이 우리 눈에 도달해

컵의 그림이 다시 나타나는 것이다.

따라서 바깥의 컵 구멍을 막고 있던 손가락을 떼 컵 사이의 틈으로 물이 들어오면

수조 속의 빛이 컵 사이의 물까지 도달할 수 있어 전반사가 일어나지 않는다.

우리가 수조 위쪽에서 컵을 관찰해도 그림을 볼 수 있는 이유다.

전반사는 빛이 물에서 공기처럼 밀한 매질에서 소한 매질로 전달될 때 발생한다.

이동통신에 사용되는 광섬유는 전반사를 응용해 빛이 섬유 속에서만 전달되게 한 대표적 예다.

 

(아이들과 수업에서 했던 신기하고 즐거워했던 프로그램으로 간단하고 즐거웠습니다! ^*^)