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
사진기능사 반사 — 빛의 반사와 간섭·난반사
빛은 파동적 성질과 입자적 성질을 모두 가지며, 표면과 매질 경계에서 다양한 현상을 보인다. 반사는 표면 상태에 따라 정반사 또는 난반사로 구분되고, 두 개 이상의 파동이 만나면 위상 차이에 따라 밝아지거나 어두워지는 간섭이 발생한다. 점광원의 밝기는 거리의 제곱에 반비례하여 감소한다는 역제곱 법칙을 적용한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「반사」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 파동 현상 정의 판별 | 1 | 파동의 중첩으로 설명되는 현상인지 판별 |
| 광원-거리 관계 적용 | 1 | 점광원의 밝기 변화에 역제곱 법칙을 적용하여 판단 |
| 표면반사 현상 식별 | 1 | 표면 상태에 따른 정반사·난반사 및 관련 현상 구별 |
뜻
반사는 빛이 물체에 부딪혀 튕겨 나가는 현상으로 정의한다. 표면이 매끄럽고 고르면 빛은 규칙적으로 한 방향으로 반사되어 정반사 또는 집중반사가 일어나며, 표면이 거칠면 빛이 여러 방향으로 흩어져 나가 난반사가 발생한다고 설명한다. 매끄러운 표면에서는 입사각과 반사각이 일치하여 반사광이 특정 방향으로 집중된다는 점을 강조한다.
간섭은 두 개 이상의 파동이 한 점에서 만났을 때 그 지점에서의 변위가 각 파동의 변위 합으로 나타나는 파동의 중첩 원리에 따른 현상으로 규정한다. 위상관계에 따라 합성파의 진폭이 커지면 보강 간섭으로 밝아지고, 위상이 반대이면 상쇄되어 어두워지는 현상이 나타난다. 비누방울의 무지개색이나 렌즈 코팅의 반사 방지 원리가 간섭의 예라는 사실만 기술한다.
빛의 세기 관련으로 점광원에서는 조도가 거리에 따라 감소하며, 구체적으로 점광원의 조도는 거리의 제곱에 반비례한다는 역제곱 법칙을 제시한다. 거리가 2배가 되면 밝기는 1/4로 줄어든다는 관계를 문제 풀이에 활용하도록 안내한다.
반사 관련 실무적 현상으로 렌즈 표면 간의 반사로 인해 광원과 대칭 위치에 희미한 상이 맺히는 고스트 이미지가 발생할 수 있음을 설명한다. 또한 어두운 곳에서 플래시 사용 시 동공이 확장된 상태에서 망막의 혈관층에 반사되어 눈동자가 붉게 보이는 적목 현상이 나타난다고 서술한다.
예제
문제 유형은 크게 파동 현상 정의 구분, 반사의 종류 판별, 광원과 거리 관계 적용으로 나뉜다. 예컨대 '두 파가 만나 밝아지거나 어두워지는 현상'이라는 설명이 나타나면 간섭을 선택해야 하고, '매끄러운 표면에서 반사광이 한 방향으로 집중된다'는 설명이면 정반사 선택이 정석이다. 또 점광원의 조도를 묻는 문제에서는 역제곱 법칙을 적용해 거리 변화에 따른 밝기 변화를 판단한다.
실전에서 자주 혼동되는 지점은 반사와 간섭의 구분이다. 표면에서 튕겨 나오는 현상은 반사로, 파동의 위상관계로 진폭이 변해 밝기가 달라지는 현상은 간섭으로 구분해야 한다. 렌즈 내부 반사로 유령 같은 상이 맺히는 현상은 고스트 이미지로, 플래시 사용 시 발생하는 붉은 눈 현상은 적목 현상으로 각각 연결한다.
대표 기출 3문항
빛의 성질에 대한 설명 중 잘못된 것은?
- 반사면이 고르면 반사광은 고르게 세분되고 이 경우 반사각과 입사각은 같다.
- 반사면이 거친 경우 반사광은 고르게 세분되지 못하여 여러 방향으로 흩어진다.
- 매개물이 투명체인 경우 빛의 일부는 반사하고 일부는 흡수되며 일부는 굴절한다.
- 조명의 밝기는 거리의 제곱에 비례한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 빛의 역제곱 법칙(Inverse Square Law)에 따르면, 점광원에서 나온 빛의 조도는 거리의 제곱에 반비례합니다. 따라서 '조명의 밝기는 거리의 제곱에 비례한다'는 설명은 물리적으로 틀린 내용입니다.
점광원의 조도는 거리의 제곱에 반비례하므로, 거리가 멀어질수록 밝기는 급격히 감소합니다.
두개 이상의 파가 한점에서 만날 때 성분파의 위상관계에 의해 합성파의 진폭이 변화함으로써 이 부분의 빛이 밝게 또는 어둡게 되는 현상은?
- 반사
- 회절
- 굴절
- 간섭
정답과 해설 보기
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.
자주 묻는 물음
- 반사와 난반사의 차이는 무엇인가?
- 표면의 매끄러움에 따라 달라진다. 표면이 매끄럽고 평탄하면 정반사가 일어나 입사각과 반사각이 같아 빛이 한 방향으로 집중되고, 표면이 거칠면 빛이 여러 방향으로 흩어져 난반사가 일어난다.
- 두 빛이 만나 밝아지거나 어두워지는 현상은 무엇인가?
- 두 개 이상의 파동이 한 점에서 만나 변위가 합쳐지는 간섭 현상이다. 위상이 같으면 보강 간섭으로 밝아지고, 위상이 반대이면 상쇄되어 어두워진다.
- 점광원의 밝기는 거리와 어떤 관계인가?
- 점광원의 조도는 거리에 대한 역제곱 법칙을 따른다. 거리가 2배가 되면 밝기는 1/4로 감소한다.
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