[과학실험] 빛의 반사 - 무한거울 마법상자

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빛의 반사에 대해 집에서도 간단히 해볼 수 있는 실험 중 '무한거울 마법상자'가 있다. '무한거울 마법상자'는 다음과 같이 빛의 반사를 이용하여 꽤 멋진 결과를 얻어내는 실험이다.

Infinite Illuminated-Torch-Lined Dungeon Corridor
허팝이 소개한 적이 있는 제품이다. 지금은 왠지 안판다.

무한거울의 원리를 이용한 굉장히 멋진 제품들이 많이 있다.

하지만 아이들이 스스로 실험을 끝내고 난 뒤에 멋진 결과에 감탄하게 하고 싶고, 또 그 다음에 더 멋진 무언가를 만들 수 있다는 걸 알려주고 싶어서 멋진 동영상들은 제일 마지막에 보여주기로 한다.


1. 실험을 시작하기 전에

실험을 시작하기 전에 먼저 아이들에게 빛의 반사에 대해 설명해주었다.

1.1 빛의 반사

Q. 우리는 깜깜한 밤에는 왜 아무것도 볼 수 없고, 낮에는 사과를 볼 수 있는 것일까?

그 이유는 낮에는 사과에 반사된 빛이 우리의 눈으로 들어오기 때문이다.


Q. 그럼 어떤 물체에 빛이 들어오면 전부 반사되는 거야?

아니다. 빛은 물체에 부딫치면 일부는 흡수되기도 하고, 일부는 반사되기도 한다. 우리가 사과를 빨간색으로 보는 이유도 그 이유 때문이다.

햇빛은 하얀색(?) 으로 보이지만 사실 여러가지 색의 빛이 모여있는 것이다.

빛을 프리즘에 통과시키면 여러색의 빛을 분리할 수 있다. 아쉽게도 집에 프리즘은 없었다.

Q. 사과가 빨간색으로 보이는 이유를 빛의 반사로 설명할 수 있을까?

사과가 빨간색으로 보이는 이유는 여러 색의 빛들이 섞여 있는 햇빛 중 빨간색만 반사하고, 나머지 색들은 흡수되기 때문이다.


Q. 우리 눈에는 빛의 밝기를 감지하는 간상세포와 빛의 색을 감지하는 원추세포가 있다.

이 중 원추세포는 빨간색, 초록색, 파란색을 감지하는 3가지 종류만 있고, 우리는 이 3가지 원추세포가 감지하는 정보를 뇌에서 처리해서 색을 알게 되는 것이다.

실제로 우리가 보는 TV나, 전화기에는 빨간색, 초록색, 파란색 빛을 내는 조그만 전구들이 모여있는 것이다.

집에 현미경이 있다면, 스마트폰의 노란색을 현미경을 사용하여 살펴보자.

아이가 방과후 수업에서 받아온 현미경. 이걸로도 충분히 볼 수 있다.

스마트폰의 노란색을 살펴보면 아래와 같이 빨간색과 초록색 불빛을 확인할 수 있다.

출처 : 삼성디스플레이

빛의 반사와 색깔에 대해 여러가지 이야기를 나누어본 뒤 아이들과 만들기를 시작해보자.


2. 무한거울 만들기

2.1 준비물

인터넷 쇼핑몰 중 무한거울 만들기 Kit을 파는 곳이 여러 곳 있다.
난 이 중 세원과학사의 무한거울 마법상자 만들기를 구매하였다.

세원과학사, 무한거울 마법상자 만들기

이외에


2.2 무한거울의 원리

무한거울은 2개의 거울로 구성되어 있다. 사람이 보는 쪽의 거울은 반거울인데, 빛이 들어오면 일부는 유리처럼 투과시키고, 일부는 거울처럼 반사시킨다. 뒷면의 거울은 일반 거울처럼 빛을 모두 반사시킨다.

그러면 양면에 거울이 있는 엘리베이터에 탔을 때 우리 몸이 여러개로 겹쳐 보이는 효과와 동일하게 LED 전구 불빛이 한개가 아니라 수많은 LED 전구 터널처럼 보이는 효과가 나타난다.


2.3 만들기

만드는 과정은 어렵지 않다. 첫째(11살), 둘째(9살) 둘 다 90% 정도는 스스로 혼자서 설명 읽으며 만들 수 있었다.

전선 가닥 연결하는 부분 정도가 아이들이 어려워 하는 부분이었다. 오히려 종이 박스를 조립하는 부분이 난이도가 있는 편이었다.

둘이 앉아서 만들기 시작 !
거울 프레임은 종이로 박스를 만들어 구성하게 되어 있다.
LED 바와 건전지, 건전지를 넣는 소켓이 보인다.
우여곡절 끝에 완성. 동작 전에는 일반 거울처럼 보인다.

2.4 완성된 무한거울을 동작시켜 보자

동작 전은 이런 모양이다.
전원을 켜면 이렇게 멋진 모습을 볼 수 있다.
가까이서 보면 이렇게 LED 불빛이 반사 > 반사 > 반사 되는 모양을 확인할 수 있다.

1인당 단돈 8,000원 밖에 투자하지 않았지만, 아이들의 만족도는 굉장히 높은 작업이었다.


3. 무한거울 원리를 이용한 작품들 감상

아이들에게 무한거울 원리 이용한 다른 작품들을 감상시켜주고 오늘의 과학실험을 마무리했다. 끝.

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