2개의 빛의 파장이 한 점에서 동시에 만났을 때 그 점에서의 진동이 각각 파의 진동의 합으로 나타나는 현상을 무엇이라 하는가?
- 회절
- 간섭
- 편광
- 반사
정답과 해설 보기
정답 ② · 이 문제는 파동의 중첩 원리에 관한 내용입니다. 두 개 이상의 파동이 한 점에서 만날 때, 그 지점에서의 변위가 각 파동이 일으키는 변위의 합과 같아지는 현상을 간섭이라고 합니다.
두 개 이상의 파동이 한 점에서 만날 때 변위가 합쳐지는 현상을 간섭이라고 한다.
개념 한 쪽
회절은 빛이 좁은 구멍이나 날카로운 가장자리 등을 통과할 때 퍼져 나가는 파동적 현상이다. 사진 촬영에서는 조리개를 지나가는 빛이 회절하면 상의 선명도가 떨어져 해상력이 저하되므로 조리개 값 설정에서 고려해야 할 광학적 한계가 된다.
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출제기준 단원 「회절」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 파동의 중첩 원리 판정 | 1 | 두 파가 한 점에서 만나 변위가 합쳐지는 현상을 묻기 |
| 위상에 따른 밝기 변화 판단 | 1 | 위상관계로 합성파 진폭이 달라져 밝거나 어두워지는 현상 가리기 |
| 카메라 옵스큐라 원리 설명 | 1 | 작은 구멍을 통한 빛의 거동으로 역상이 맺히는 이유 찾기 |
회절은 파동이 장애물이나 작은 개구를 지나면서 경계 주위로 퍼져나가는 현상이다. 빛도 파동 성질을 가지므로 조리개 구멍이 충분히 작아질 때 빛이 구멍 주위에서 휘어져 퍼지게 되고, 그 결과 한 점에 모여야 할 빛이 퍼져나가 상이 흐려진다.
간섭은 두 개 이상의 파동이 한 점에서 만나 변위가 합성되어 나타나는 현상이다. 두 파의 위상관계에 따라 합성파의 진폭이 커져 밝아지거나(보강 간섭), 작아져 어두워지는(상쇄 간섭) 패턴이 나타나며 빛의 무지개색이나 박막의 색깔 같은 현상에서 관찰된다. 회절과 간섭은 모두 파동의 성질에 기인하나 원리와 관측 양상이 다르므로 구별해야 한다.
카메라 옵스큐라에서 피사체가 역상으로 보이는 근본 원리는 빛의 직진성이다. 작은 구멍을 통과한 빛이 직선으로 진행하면서 상단에서 나온 빛은 구멍을 지나 하단에, 하단에서 나온 빛은 상단에 도달하여 도립상이 맺히는 원리이다. 렌즈의 굴절 등은 상을 더 밝고 선명하게 만드는 요소이나 역상 형성의 핵심 원인은 직진성이다.
사진 촬영 실무에서는 조리개를 적절히 설정하여 회절로 인한 화질 저하와 피사계 심도에 따른 이점 사이에서 균형을 잡아야 한다. 지나치게 조이면(구멍이 작아지면) 회절이 심해져 해상력이 낮아지고, 너무 열면 피사계 심도가 얕아져 원하는 피사체에 초점이 맞지 않을 수 있으므로 상황에 맞는 조리개 값을 선택해야 한다.
조리개를 너무 조이면(구경이 매우 작아지면) 회절이 두드러져 상의 가장자리가 퍼지고 전체 해상력이 떨어진다. 반대로 조리개를 열면 회절은 줄지만 피사계 심도가 얕아져 배경이 크게 흐려지는 특성이 생긴다. 시험에서는 '조리개를 지나치게 조이면 화질이 떨어지는 원인'을 묻는 문항에서 회절을 정답으로 골라야 한다.
간섭 관련 문항에서는 두 파의 위상관계가 합성파 진폭을 변화시켜 밝고 어두운 무늬를 만든다는 설명을 보고 간섭을 선택해야 한다. 카메라 옵스큐라 관련 문항에서는 역상이 맺히는 이유로 빛의 직진성을 설명하는 선택지를 찾으면 정답으로 삼아야 한다.
2개의 빛의 파장이 한 점에서 동시에 만났을 때 그 점에서의 진동이 각각 파의 진동의 합으로 나타나는 현상을 무엇이라 하는가?
정답 ② · 이 문제는 파동의 중첩 원리에 관한 내용입니다. 두 개 이상의 파동이 한 점에서 만날 때, 그 지점에서의 변위가 각 파동이 일으키는 변위의 합과 같아지는 현상을 간섭이라고 합니다.
두 개 이상의 파동이 한 점에서 만날 때 변위가 합쳐지는 현상을 간섭이라고 한다.
두개 이상의 파가 한점에서 만날 때 성분파의 위상관계에 의해 합성파의 진폭이 변화함으로써 이 부분의 빛이 밝게 또는 어둡게 되는 현상은?
정답 ④ · 간섭(Interference)은 두 개 이상의 파동(빛)이 한 공간에서 만났을 때, 위상이 같으면 서로 보강하여 밝아지고(보강 간섭), 위상이 반대이면 상쇄하여 어두워지는(상쇄 간섭) 현상을 말합니다. 이러한 현상은 빛의 파동성을 증명하는 대표적인 사례이며, 비누방울의 무지개색이나 렌즈 코팅의 반사 방지 원리 등으로 응용됩니다.
두 파가 만나 위상관계에 따라 진폭이 변화해 밝아지거나 어두워지는 현상을 간섭이라고 한다.
카메라의 원리가 되는 카메라 옵스큐라는 피사체를 역상으로 보여주고 있는데 그 이유는?
정답 ① · 카메라 옵스큐라는 어두운 상자의 작은 구멍으로 들어온 빛이 반대쪽 벽에 상을 맺게 하는 원리입니다. 이때 맺히는 상은 상하좌우가 뒤집힌 역상입니다.
카메라 옵스큐라는 작은 구멍을 통과한 빛이 곧게 나아가 직진성을 가지므로 상하좌우가 뒤집힌 역상이 맺히는 원리입니다.
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