거울의 원리

우리가 매일 한번 이상은 보게 되는 거울! 거울에도 여러 가지 과학적 원리가 숨어있다.
주요 원리로는 빛의 직진성과 반사성이라 할 수 있다.

 

오늘은 거울의 원리에 대해 알아보자.

거울(Mirror)은 빛 반사를 이용하여 사물의 상을 비춰주는 광학 도구이다. 과거에는 금속 거울 형태가 주를 이루었지만 현재에는 유리 거울 형태가 대부분이다. 약 12세기경 유리 거울이 등장하였으며 가공이 어렵고 복잡하여 엄청한 고가의 물품이었다고 한다.

유리 거울의 원리는 유리의 뒷면에 금속 코팅을 하여 빛이 들어오면 반사가 잘 되도록 만든다. 유리의 뒤에는 수은이나 은, 알루미늄 등과 같은 금속 물질을 바르며 최대한 매끄러울 수록 거울에 비치는 물체가 왜곡 없이 정반사되게 된다.
 

-반사의 법칙
어떤 평면으로 소리, 빛, 전자기파 같은 파동이 들어올 때, 빛의 방향과 경계면에 수직인 직선(법선)이 이루는 각도를 입사각이라 하고 평면에서 반사되어 나아갈 때, 빛의 방향과 법선이 이루는 각도를 반사각이라 한다. 이때 반사각과 입사각의 크기는 서로 같은데, 이를 반사의 법칙이라 한다.

 

반사의 법칙을 활용하여 거울을 만들 수 있으며, 금속 코팅 표면이 매끈해야만 반사광선도 흩어지지 않고 퍼지기 때문에 선명한 상을 볼 수 있다. 이를 정반사라고 한다.

반대로 난반사는 표면이 거칠고 울퉁불퉁하면 빛의 반사가 여러 방향으로 흩어지게 되며, 이로 인해 표면에 물체가 비치지 않게 된다.

 

거울에는 크게 3가지 종류가 있다.
1. 오목 거울

평행한 빛이 들어오면 빛을 반사시켜 초점에 모이게 하며, 이 초점을 통해 확대된 이미지를 보여준다.

예) 망원경, 손전등,화장거울, 자동차 전조등

2. 볼록 거울

평행한 빛이 들어오면 빛을 반사시켜 퍼지게 하여 넓은 범위를 보여준다.

예) 자동차 사이드 미러, 도로위 좌우를 넓게 비추는 안전 거울

3. 평면 거울

일상적인 생활 속에서 흔히 볼 수 있는 거울로 빛을 정반사시켜 실제와 동일한 크기의 상을 만든다.

예) 화장실 거울

사람들은 보통 거울을 통해 보이는 모습이 좌우 반전된다고 생각하게 된다. 평면거울은 물체의 크기를 그대로 나타내면서 왼쪽과 오른쪽이 중심점을 기점으로 서로 대칭되어 반대로 보이게 되는 것이다. 하지만 이는 보는 사람의 입장에서 생각하는 것이고 거울 속 사물의 입장에서는 좌우 반전된 것이 아니다. 단지 입장에 따라 그렇게 느끼게 될 뿐인 것이다.

오늘은 거울의 원리에 대해 알아보았다.