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색에 따른 빛의 굴절 볼록 렌즈에서의 상
햇빛이 프리즘을 통과하면 스크린에 무지개가 생기 볼록 렌즈로 가까이 있는 물체를 보면 다음과 같이
는 것을 볼 수 있다. 이처럼 빛이 여러 가지 색의 빛으 물체가 확대되어 보인다. 이것은 물체가 초점 거리 안에
로 나누어지는 것을 빛의 분산이라고 한다. 또, 빛이 분 있을 때 바로 선 모습의 확대된 허상이 보이는 것이다.
산되어 생긴 색의 띠를 스펙트럼이라고 한다.
프리즘을 통과하면서 빛이 분산되는 까닭은 빛이 프

리즘에서 굴절할 때 색에 따라 굴절률이 다르기 때문이
다. 예를 들어 빨간색 빛과 초록색 빛을 유리의 경계면
에 비스듬히 비추면 초록색 빛이 빨간색 빛보다 많이
꺾이는데, 이것은 초록색 빛의 굴절률이 빨간색 빛의
굴절률보다 크기 때문이다.
빨간색 초록색 ▲ 볼록 렌즈를 통해 본 물체
빛 빛
a a 이러한 허상이 나타나는 까닭은 다음과 같다. 그림에
공기 공기
유리 유리 서처럼 초점보다 안에 있는 물체 A를 보면 A'와 같이
확대되어 보인다. 이때 굴절하여 진행하는 빛은 서로
b c 5
만나지 않고, 굴절한 빛의 연장선을 그어 만나는 위치
단원
에 상이 생긴다. 이렇게 생긴 상을 허상이라고 한다.
b>c

▲ 색에 따른 빛의 굴절

A' 초점 A 초점

볼록 렌즈
전반사
빛이 공기에서 물로 입사할 때에는 굴절각이 입사각 ▲ 볼록 렌즈에서 상의 형성
보다 작고, 빛이 물에서 공기로 입사할 때에는 굴절각
이 입사각보다 크다.
다음과 같이 빛이 물에서 공기로 입사할 때 입사각의
렌즈에서 빛의 굴절
크기가 점차 증가하면 굴절각도 점차 증가하여 입사각
공기를 지나던 빛이 렌즈를 통과할 때 굴절률의 차이
보다 먼저 90°가 되는데, 굴절각이 90°일 때의 입사각
에 의해 굴절하게 되는데, 실제로는 두 개의 경계면(공
을 임계각이라고 한다. 만약 입사각이 임계각보다 커지
기에서 유리로, 유리에서 공기로)에서 두 번의 굴절이
면 빛은 ➌과 같이 굴절하지 못하고 모두 반사하는데,
일어난다. 그러나 렌즈의 두께가 얇다고 가정하고, 렌
이러한 현상을 전반사라고 한다.
즈의 중간에서 한 번 꺾이는 것으로 표현하기도 한다.
❶ 입사각＜임계각
굴절 광선
빛의 일부는 반사하고 일부는 굴절함.
법선
굴절각
공기 빛
물 입사각 반사각
임계각 전반사 ❸ 입사각＞임계각 공기 렌즈 공기
빛은 전반사함.
입사 ❷ 입사각=임계각
광선 반사 광선 굴절각이 90$가 되어
광원 ❶ 빛이 공기로 나아가지 못함.
▲ 빛의 전반사 ▲ 렌즈에서 빛의 굴절

5. 빛과 렌즈 269