빛과 렌즈 - 초등학교 6학년 1학기 과학(5단원)

초등학교 과학 6학년 1학기(5단원) - 빛과 렌즈

 

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빛과 렌즈로 진행하는 여러 실험을 통해 빛이 렌즈를 통과할때 경로가 어떻게 변하는지 알아봅니다.

특히 이번 단원에서는 볼록렌즈를 활용하여, 굴절되는 빛의 경로를 잘 확인해야 합니다.

 

광학(빛과 파동)은 물리에서 항상 뒷부분에 나오기 때문에 역학(물체의 운동)에 비해 공부가 소홀한 경우가 많습니다.

빛이 어떻게 굴절되는지, 굴절되어서 나타나는 현상은 어떤 것이 있는지 집중해서 공부하시기 바랍니다.

 

교재는 비상교육의 오투를 활용하고 있습니다.

 

오투 O2 초등 6학년1학기 과학 초6-1 (2022년용)

 

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5단원. 빛과 렌즈

1. 프리즘을 통과한 햇빛 관찰

 

프리즘 실험을 통해 햇빛이 여러가지 색으로 이루어져 있다는 것을 알 수 있어요. 이는 빛의 분산때문인데요.

빛의 분산이란,

 

분산[ 分散 ]

투명한 매질에서 서로 다른 파장의 빛은 서로 다른 속도로 진행하기 때문에 굴절하는 정도가 다르다. 프리즘에 백색광을 통과시키면 파장에 따른 속도의 차이 때문에 빛이 굴절하여 파장별로 나뉘는데, 이런 현상을 빛의 분산이라고 한다.

[네이버 지식백과] 분산 [分散] (Basic 고교생을 위한 물리 용어사전, 2002. 4. 15., 신근섭)

 

쉽게 말해서, 빛은 (적외선), 빨, 주, 노, 초, 파, 남, 보, (자외선)이 합쳐져 있는데, 각각의 색이 프리즘을 통과할 때, 각각의 색의 빛이 진동수에 따라 굴절되는 정도가 달라서 색깔이 분리되는 현상입니다.

 

위에 각각의 색을 따로 쓰기는 했습니다만, 사실 경계가 명확하게 구분되는 것은 아니고 연속적으로 구성(연속 스팩트럼)되어 있어요.

 

실험의 과정과 결과를 잘 기억하고, 왜 그렇게 되었는지 알아두시길 바랍니다.

 

2. 공기와 물의 경계에서 햇빛이 나아가는 모습

 

빛의 굴절 : 빛이 비스듬히 나아갈 때 서로 다른 물질의 경계에서 꺾여 나아가는 현상

 

 

비스듬히 빛을 물의 경계면에 통과시킬 때, 빛이 물의 경계에서 아래쪽으로 꺾이는 것을 확인할 수 있습니다.(실험)

 

빛이 굴절하는 이유는,

일정한 속도로 이동하던 자동차가 도로와 잔디의 경계를 비스듬히 나아갈 때, 잔디에 먼저 닿는 바퀴의 속력이 느려져 나아가는 방향이 꺾입니다. 빛도 마찬가지에요. 

 

 

3. 물속에 있는 물체가 보이는 모습

 

물 컵속의 동전 실험을 통해, 물속의 물체는 실제로 우리가 생각하는 것 보다 더 아래쪽에 있다는 것을 확인할 수 있습니다.

 

사람의 뇌는 빛이 직진한다고 인지하고, 시선의 연장선에 해당 물체가 있다고 생각하지만, 경계면에서 빛이 굴절하므로, 물속의 물체는 실제로는 더 아래에 있는 것이지요.

 

 

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4. 볼록 렌즈의 특징

 

볼록 렌즈는 가운데 부분이 두꺼운 렌즈를 말합니다.

볼록 렌즈를 통해 주변의 물체를 관찰해보면, 원래 크기 보다 크게 보일 때도 있고, 멀리 있는 물체는 상하좌우가 반대로 보일 때도 있습니다.

 

4. 볼록렌즈의 특징

 

빛이 볼록 렌즈를 통과할 때, 어떻게 굴절되는지를 잘 확인하세요.

 

 

5. 햇빛이 볼록 렌즈를 통과하면 나타나는 현상

 

저도 어릴 때, 볼록 렌즈를 가지고 종이나 나뭇잎 태우기 놀이를 많이 했었습니다. 제가 어릴 때는 동네 놀이터는 전부 모래가 깔려 있었거든요(불날 위험이 거의 없음)

 

볼록 렌즈를 통해 햇빛을 한 곳으로 모으면, 주변 보다 밝기가 밝고, 온도가 높아집니다. 

평면유리로는 햇빛을 모울 수가 없지요.

 

다시 말해서, 볼록 렌즈는 햇빛을 굴절시켜 모을 수 있고, 햇빛을 모은 곳은 밝기가 발고, 온도가 높습니다.

 

6. 간이 사진기로 본 물체의 모습

 

간이 사진기란, 물체에서 반사된 빛을 겉 상자에 있는 볼록 렌즈로 모아 물체의 모습이 속 상자의 기름종이에 나타나게 하는 간단한 사진기입니다.

 

간이 사진기로 본 물체의 모습은 상하좌우가 반전되어 보이는데요, 

이는 위 그림에서처럼 볼록 렌즈가 빛을 굴절시켜 상하좌우가 반전된 물체의 모습을 만들기 때문입니다.

 

 

7. 우리 생활에서 볼록 렌즈를 이용하는 예

 

마지막으로 우리 생활에서 볼록 렌즈를 이용하는 예를 확인합니다. 실제 어떤 점이 좋아서 볼록 렌즈를 활용하고 있는지도 꼭 확인하세요.