빛의 원리-면접자료

온화하게 보이려면 거리를 두라! - 빛의 원리
산에는 신록이 우거지고 바다도 푸르름을 더해가는 초여름의 화창한 일요일, 구술이는 집에만 있기 따분해서 주변을 둘러보기로 마음먹고 집 밖으로 나섰다. 구술이의 몇 가지 경험과 관련된 다음 질문들에 답하시오.

1) 집을 나서기 전 우주전쟁 영화를 보던 구술이는 비과학적 장면이 계속 반복되자 TV를 꺼버렸다. 우주 공간에서 발사된 레이저 빔이 장관을 이루며 날아가 적의 우주선을 명중시켜서 폭파시키는 장면들 때문이었다. 이런 장면들을 과학적으로 신뢰할 수 없는 이유는 무엇일까?

2) 집을 나서는데 누나가 남자친구에게 선물 받은 다이아몬드반지가 유리로 만든 가짜였다며 투덜거리고 있었다. 구술이는 누나에게 진짜 다이아몬드반지와 유리반지를 구별하는 방법이 무엇인지 물어봤다. 누나는 “진짜 다이아몬드반지가 더 반짝거린다”고 대답했다. 왜 다이아몬드반지가 유리반지보다 더 반짝거릴까?

3) 버스를 탄 구술이는 창 밖을 물끄러미 바라보다가 특이한 현상을 목격했다. 까맣게 보여야할 아스팔트가 거울처럼 보이는 것이었다. 멀리 있는 건물들이 아스팔트 표면에 희미하게 비치는 것 같았다. 어떻게 된 것일까?

-> 전문가 클리닉
사막과 여름철 아스팔트의 공통점은 무엇일까요? 삭막하다, 사람이 살만하지 못하다 등 많은 점들이 있지만 그중에서도 표면온도가 상당히 높다는 점이 3)번 문제의 해결에 도움이 되겠죠? 표면 온도에 비해 상층의 온도는 상대적으로 낮다는 것도 포함되겠네요.
사실 복합적 상황의 질문에 대한 해결의 실마리를 제대로 찾기란 무척 어렵습니다. 기본적인 과학 지식들을 어느 정도 갖추고 있어야 하고, 직감에 의한 접근 능력도 필요하기 때문이죠. 어릴 때부터 계속 익히고 실력을 배양해왔다면 크게 어렵지 않겠으나, 1년 정도의 단기간에 능력을 갖추고자 할 경우에는 특별한 방법을 동원해야 합니다. 이 때 필요한 것은 같은 유형의 문제들을 많이 풀어봐서 패턴을 단시간에 찾아내는 능력입니다. 유사한 소재와 유형의 문제를 깊이 있고 다양하게 다뤄 본다면 많은 도움이 될 것입니다. 여기에서는 다양한 소재들을 발굴하기위해 부단히 노력을 기울여 왔으므로, 이것을 말로도 일목요연하게 표현할 수 있도록 반복적으로 학습해두기 바랍니다.

 

 

-> 예시답안
1) 진공 상태인 우주공간에는 수소나 티끌 등 극히 희박한 물질을 제외하면 날아가는 빛을 반사시키거나 산란시킬만한 것이 없으므로 관찰자의 눈 방향과 다른 쪽으로 발사된 레이저 빔은 볼 수가 없습니다. 관찰자가 빔이 날아가는 곳에 있다면 극히 짧은 시간 동안이나마 레이저 빔의 멋진 모습을 볼 수 있을 텐데요. 대신 관찰자는 수백만분의 1초 동안 레이저 빔을 바라본 대가로 자기 목숨을 내놓아야하니 좀 억울할 것입니다.

2) ‘더 반짝거린다’는 현상을 과학적으로 풀이하면 ‘눈으로 들어오는 빛의 양이 더 많다’와 같습니다. 다이아몬드의 반짝임은 주변의 빛이 반사돼 비춰지는 것입니다. 다이아몬드의 굴절률은 유리의 굴절률보다 더 크고 내부 전반사의 임계각이 유리보다 작아서 전반사가 잘 일어납니다. 따라서 다이아몬드의 내부로 굴절된 빛이 전반사를 통해 표면에 맺히면 다이아몬드가 아름답게 반짝이게 됩니다. 물론 주위에 빛이 없어서 전반사가 일어나지 않는다면 다이아몬드와 유리는 시각적으로 똑같을 것입니다.

3) 자동차의 소음이 낮에는 고층건물 위층이 심하고 밤에는 아래층이 심한 원리와 같습니다. 사막이나 뜨거운 아스팔트 도로는 표면 부근의 공기가 상층에 비해 훨씬 고온입니다.

위 그림에서처럼 멀리서 출발한 빛은 지면 부근을 지나면서 굴절을 일으키므로 우리 눈에는 A 근처에 있는 것처럼 보이게 됩니다.

 

출처 : 과학동아