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분야
hwpⅡ. 빛의 정의
Ⅲ. 빛의 굴절
Ⅳ. 빛의 파동
Ⅴ. 빛의 분산
Ⅵ. 빛과 렌즈
Ⅶ. 빛과 레이저
1. 원리
2. 특성
3. 응용분야
Ⅷ. 빛과 수차
참고문헌
빛은 일상생활에서 보여주는 몇 가지의 성질로부터 그 본질이 파동 혹은 입자라는 상반된 주장이 제기되었다. 빛의 본질이 파동이라고 주장하는 것을 보여주는 몇 가지 근거가 있는데 그것이 간섭, 회절현상 등이다. 간섭 현상을 입증하는 대표적인 실험이 ‘영의 실험’이다.
반면 빛은 입자성을 띈다는 주장의 대표적인 실험이 광전효과이다. 이 현상은 빛이 금속 표면에 입사할 때 마치 당구공과 같이 금속에 있는 다른 입자인 전자를 두들겨 떼어 내는 것으로 아인슈타인에 의해 설명되었다. 만약 빛이 순수한 파동이라면 진동수에 관계없이 광전효과가 일어나야 하는데 이 실험결과에서는 어떤 진동수 이하의 빛은 아무리 강하게 쪼여주어도 광전효과가 일어나지 않았다는 것이다. 이 실험은 빛의 본성을 입자로 생각할 수 있게 하는 실험적 근거가 되었다. 이러한 근거로 인해 빛을 입자라고 부를 수 있게 되었으며 아인슈타인은 상대성 이론이 아니라 이 광전효과를 제대로 해석한 업적으로 노벨상을 수상하게 된다. 또 빛의 입자성을 뒷받침해주는 것이 X-선과 전자를 충돌시켜 실험한 xompton효과를 들 수 있다. 병원에서 사용하는 X선은 광전효과의 역 과정에 의해 발생하는 것이다.
빛의 입자성을 확인해주는 여러 사실에도 불구하고 빛은 입자성으로는 설명할 수 없는 간섭 및 회절과 같은 전형적인 파동의 성격을 보여 준다. 따라서 이러한 경우는 빛이 파동성을 지닌다고 해야 할 것이다. 그러므로 빛은 경우에 따라 입자적 혹은 파동적으로 행동한다고 결론을 내릴 수밖에 없게 된다. 결론적으로 빛은 두 성질 모두를 소유하나 경우에 따라 두 성질 중 한 가지가 보다 더 뚜렷하게 나타나게 된다. 이러한 성질을 빛의 이중성이라 한다.
Ⅱ. 빛의 정의
빛은 입자이며 파동이며 동시에 질량이자 에너지인 매우 특이한 자연의 존재이다. 파동은 파장과 주파수로 측정한다. 주파수는 초당 파동수 또는 사이클을 의미하며 1초당 사이클 수를 헤르츠라고 부르기도 한다. 파장은 한번의 파동이 차지하게 되는 수평적 거리를 의미라는 것이다. 파장이 짧을수록 주파수가 증가한다.
눈과 뇌를 통한 인간의 의식은 망막에 있는 간상체와 추상체가 이미지를 형성한다. 간상체는 빛에 민감하게 반응 하지만 청색을 제외한 색에서 민감하게 반응하지 못한다. 추상체는 빛에 덜 민감하나 피사체의 세부, 색, 형태, 위치 등을 파악하는데 뛰어나다. 황색광이 있다면 청색 지각 콘은 적은 반응을 보이는 반면 적색과 녹색 지각콘은 비슷할 정도의 반응을 보이면 이 둘의 파장을 합하여 눈은 황색광으로 지각하게 된다.
배호정 - 중학생들의 빛의 굴절에 관한 개념 조사, 한국교원대학교, 2003
원창국 - 빛의 종분산에 관한 연구, 안동대학교, 2005
현동걸 - 빛과 렌즈 관련 발명교육 교사 위한 교육자료 개발, 제주대학교 초등교육연구소, 2008
홍경희 - 빛의 과학과 기술, 교육과학사, 2012
황재홍 - 빛과 레이저의 역사와 광생물학과 광물리의 기본원리, 치과계사, 2008
