자유로운 이야기

이번 포스팅은 스넬의 법칙을 유도해보는 과정을 살펴보겠다.사진 출처 : 대학물리 위 그림과 같이, 같은 파장과 속력으로 진행하는 빛이 있다고 하자. 이 빛은 매질1에서 2로 진행한다. (굴절률은 매질2가 크다.) 매질 1과 매질 2의 경계선에서 위와 같은 일이 일어난다. 물론 이상적인 조건이다. 노란색부분을 확대해보자사진 출처 : 대학물리 이를. 단순한 삼각형으로 본다면 아래와 같이 생각할 수 있다. 두 식을 아래와 같이 나누면, 이 된다. 이는 다시, 와 같이 쓸 수 있다. 여기서 굴절률을의 정의를 대입해보면, (굴절률의 정의 : ) 가 된다. 중간과정을 생략하고 표현하면 가 되고 다시 정리하면 스넬의 법칙이 도출된다. 쉽게 표현하려, 가타부타 말이 많았다. 결론적으로는 간단하다. 매질이 변하면, 매질..

원본 이미지 출처 : 구글링 빛이 굴절한다는 것은 경험적으로 알고있다. 그러나 체계적으로 확립은 없었다. 정확하지 않은 내용만 전해졌다. 1600년대, 스넬(Snell, 이름이 Snell은 아니었던 것으로 기억한다. 일단은 Snell이라고 기술하겠다.)은 스넬의 법칙(Snell's law)을 확립한다. 굴절의 법칙이라고도 한다. 아래와 같다. 는 입사 매질의 굴절률는 굴절 매질의 굴절률는 입사각는 굴절각 위 그림은 굴절률이 임을 전제하고 표현했다. 자연적으로, 이다. 만약 이라면, 이다. 이 역시도 이상적인 상황에서의 법칙이다. 여러 전제조건이 필요하다. 이를 주의하고 계산하길 바란다. 식을 도출하는 방법은 여러가지가 있다. 일일히 도출하기엔 길어질 것 같다. 오늘은 스넬의 법칙을 알리는 수준에서 끝내겠..

출처 : 금성출판 중고교 시절, 물리시간에 위와 같은 그림을 본 적이 있을 것이다. 위에서 빛은 선, 광선(ray)으로 표현하고 있다. 광선은 빛의 경로를 단순화 시킨 것이다. 바꿔 말하면, 광선은 허구다. (레이저 정도면 쓸 수 있을지도) 단적인 예로 광선과 광선의 교차점을 보면 알 수 있다. 광선이 교차할 때 아무런 변화 없이 직진한다. 그러나 빛이 교차한다면, 서로 영향을 준다. 그렇다면 왜 광선을 사용하는 것일까? 위와 같이 이해하기 쉬우려고 사용하는 것이다. 시각적으로 깔끔하다. 필요에 따라 광선을 많이 쓸 수도 있는 등 여러 장점이 있다. 그러나 '가상'이라는 점을 잊어서는 안된다.

기적의 수면법 - 오타니 노리오, 가타히라 겐이치로 직전에 읽었던 책이 '잠'이라는 키워드 때문인지, 본 책에 손이 갔다. 결론부터 말하겠다. 본 책에 대한 비유를 해보자면, 영화를 보는데, 감동'하라는' 포인트에서 '울어!, 울어!'라고 강요하는 것 같았다. 본 책은 끝부분에 힘을 주었고, "어때? 대단하지? 유익하지?"를 강요하는 것 같다. 전반부에 결말을 위한 근거를 차곡차곡 쌓는다. 작가한테 미안하지만, 아주 가혹하게 말하자면, 목차만 봐도 된다. 더 심하게 말하자면, 꽤 두꺼운 원적외선 이불 광고이다. 논문 정도면 '무난하네'라고 했을지도 모르겠다. 그래도 쉽게 쓰인 점이 좋다. (욕인지 칭찬인지 모르겠지만.) 술술 읽힌다. 또, 추천 수면 시간대로 자보니 다음날이 가뿐하긴 했다. (핵심 부분은..

잠 - 베르나르 베르베르(※주의 : 예고편 수준의 내용이 포함되어있다.) 소설 서평은 처음인 것을 감안해주길 바란다. 인생의 1/3은 잠으로 보낸다고 한다. 그 점에서 흥미로운 주제이다. 필자도 약간의 수면장애가 있다. 때문에 이 책에 손이 가지 않았나 싶다. 과학소설이자 모험소설로 1,2 권으로 나누어져 있다. 주인공의 어머니는 수면학자이다. 그러나 비밀 프로젝트 도중에 사고로 피험자가 죽고, 급작스럽게 사라진다. 꿈속에서 20년 뒤의 자신을 만나고 어머니를 찾으러 나선다. 잠에 깊고 얕음이 있는 것은 경험적으로 누구나 알고 있다. 필자가 알기로는 렘수면(REM)과 논렘수면(비렘수면, 非REM, non REM) 두 종류로 알고 있다. 렘수면은 얕은 잠, 논렘수면은 깊은 잠이라고 이해하면 되겠다. 이 책..

사진출처 : zum 비가 온 뒤, 무지개는 한 번 쯤은 봤을 것이다. 무지개는 빨간색부터 보라색까지의 색을 가진다. 왜, 어떻게 생기는지 미지의 영역이었다. 그런데 뉴턴이 그 해답을 찾았다. 17세기 뉴턴은 프리즘을 이용해서 햇빛을 비춰보았다.(망원경의 개량때문에 했던 실험이라고 한다. 이런 일화들은 팩트인지 아닌지 모른다만, 망원경 개량에 큰 역할을 했다는 것은 확실하다.) 햇빛의 백색은 무지개 색들(다른 단색광들)의 혼합물임을 알게되었다. 당시, 색이란 '백색에서 변하는 것'이 정설이었다. 때문에 뉴턴의 프리즘 실험은 큰 의미를 가졌다. 뉴턴은 빨강색 주황색 노란색 초록색... 그 색의 배열을 스펙트럼이라고 이름 붙였다. 라틴어로 유령을 뜻한다고 한다. 사진 출처 : EBS (덧붙이자면, 뉴턴은 프리..

굴절률, 다 그렇지만 이야기하자면 끝이 없다. 필자의 능력 밖의 이야기까지 해야 할지도 모른다. 이 블로그를 광학도를 대상으로 쓸 것인지, 불특정 다수를 대상으로 쓸 것인지 갈피를 잡지 못하고 있다. 이 점을 양해를 바란다. 일단은 불특정 다수를 대상으로 쓰려고 노력해보겠다.사진 출처 : 지학사 앞선 포스팅에서 굴절률을 잠깐 언급했다. 빛의 속력이 조금 느려지는 것과 굴절률이 무슨 상관이 있을까? '굴절률'이란 단어부터 뜯어보자. 한글의 단어는 대부분 한자로 이루어져 있다. 때문에 이 과정이 중요하다고 생각한다. 먼저, 굴절-률(屈折-率)로 나눌 수 있다. 굴절은 굽어지고 꺾어진다는 말이다. 우리는 굴절을 경험적으로 알고 있다. 우리 주변에 있는 '물', 물속에 어떤 물체가 있다. 그것을 집으려고 곧장 ..

사진 출처 : sbs 요즘 이런 말이 유행한다. “빛의 속도로 ~한다.” 아주 빠름을 과장해서 표현한 말이다. 그렇다. 이 세상에 빛보다 빠른 것은 없다. (사실 빛의 '속력'이라고해야 정확하지 않은가 싶다. 속도와 속력은 분명 다르다. 속도와 속력의 혼동은 한자, 번역 등의 산물이 아닐까? 이하로는 속편히 광속이라고 쓰겠다.) 광속은 약 300,000,000 m/s이다. 정확하게는 299,792,458 m/s 이다. 자연상수로서, c라고 표현한다. 우리가 익히 알고 있는 식, 의 c도 광속이다. 빛은 워낙 빨라, 고대에는 광속이 무한하다고 생각했다. 과학이 발전하면서 어렴풋이 '광속은 유한하다'는 사실을 깨달았고, 1600년대, 광속을 측정하려던 사람이 있었다. 바로 갈릴레이이다. '산의 봉우리와 다른..