이 실험 소개
물체를 볼록 렌즈 쪽으로 이동시키며 상이 작고 도립된 상태에서 커졌다가 정립 허상으로 바뀌는 모습을 살펴보세요. 세 개의 주요 광선이 실시간으로 그려져 상이 정확히 어디에 맺히는지, 또 그 이유가 무엇인지 학생들이 확인할 수 있습니다. 패널에는 현재 설정이 다섯 가지 대표적인 경우 중 어디에 해당하는지 표시됩니다.
학습 목표
- 볼록 렌즈의 세 가지 주요 광선을 그리기
- F와 2F를 기준으로 각 물체 위치에서 상의 특성을 설명하기
- 얇은 렌즈 방정식으로 상 거리와 배율 계산하기
- 각 경우를 카메라, 프로젝터, 돋보기와 같은 실제 기기에 연결하기
사용 방법
- 1물체 화살표를 축을 따라 드래그하거나 물체 거리 슬라이더를 사용하세요.
- 2물체가 2F와 F를 지나면서 패널에서 강조 표시되는 경우가 어떻게 바뀌는지 살펴보세요.
- 3초점을 드래그해 초점 거리를 바꾸고 렌즈가 두꺼워지거나 얇아지는 모습을 살펴보세요.
- 4물체를 F 안쪽으로 옮기세요. 점선은 굴절된 광선을 따라 가상 이미지까지 거슬러 올라간 경로를 나타냅니다.
모델
가정
- 렌즈가 얇으므로 굴절은 모두 렌즈의 중심선에서 일어나는 것으로 표시됩니다.
- 광선은 광축 가까이에서 진행하므로(근축 광선) 수차는 무시합니다.
- 상거리가 음수이면 이미지는 허상이며 물체와 같은 쪽에 있습니다.
수업에서 해 보기
- Q1이미지의 크기가 물체와 같으려면 물체는 어디에 있어야 하나요?
- Q2프로젝터는 멀리 있는 스크린에 큰 이미지를 만듭니다. 어떤 경우를 사용하는 것일까요?
- Q3물체가 F 바깥쪽에서 F에 아주 가까워지면 이미지에는 어떤 일이 일어나나요?
- Q4허상을 스크린에 나타낼 수 있나요? 광선을 이용해 설명하세요.
자주 묻는 질문
광선은 왜 세 개만 그려져 있나요?
물체 끝에서 나온 모든 광선은 이미지의 끝을 통과합니다. 특별한 광선은 쉽게 그릴 수 있으며, 그중 두 개만으로 이미지의 위치를 찾을 수 있습니다.
실상과 허상의 차이는 무엇인가요?
실상에서는 빛이 실제로 모이므로 스크린에 맺을 수 있습니다. 허상은 굴절된 광선이 그 지점에서 나오는 것처럼 보이는 곳에 생기는 상입니다.
물체가 F에 있을 때 상이 생기지 않는 이유는 무엇인가요?
굴절된 광선은 서로 평행하게 렌즈를 빠져나와 결코 만나지 않으므로, 상은 무한대에 있다고 합니다.