◎ 미리생각해보기

영화[스타워즈]를 본 적 있나요? 미래를 배경으로 한 스타워즈에서는 홀로그램이 자주 등장합니다. 우리 주변에서 홀로그램을 응용한 것들이 무엇이 있는 지 이야기 해보세요.

⇒ 홀로그램은 복잡한 과정을 거쳐 제작되기 때문에 불법 복제 방지에 사용됩니다. 또, 신용카드 뒷면, 각종 서적, CD케이스 등에 로고를 표시하거나, 위조지폐 식별에 사용합니다.

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변 지역을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

이번 실험에 필요한 재료들을 확인해주세요.

실험 전 실험보고서를 꼭 읽어주세요.

1. 만들고 싶은 홀로그램의 밑그림을 아크릴거울의 아랫부분에 붙입니다.	2. 만들고 싶은 그림에 일정 간격으로 점을 찍어줍니다. (주의! 점의 간격이 좁을수록 더 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.)

◎ 실험방법

3. 디바이더의 한쪽 심을 만들고 싶은 그림위에 고정하고 나머지 한쪽을 돌려 호를 그립니다. (주의! 디바이더 간격을 일정하게 유지시켜주세요.[처음 시작한 간격을 기억해 둡니다])	4. ②번에서 찍은 모든 점에 대한 호를 그려줍니다. (주의! 호를 그릴 때, 선이 끊어지지 않도록 해주세요.) (주의! 호를 그릴 때, 선을 깊게(세게) 그러면 홀로그램이 잘 나타나지 않을 수 있습니다. 옅은 스크레치 정도의 힘으로 호를 그려주세요.)

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

5. 아크릴거울의 아랫부분의 밑그림을 분리하고 , 광원과 마주보도록 아크릴거울의 스크래치 부분을 관찰합니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 아크릴거울의 스크래치 부분을 광원과 마주보도록 관찰해보세요. 어떤 현상이 나타나는가요?

⇒ 아크릴거울에 스크래치 난 부분을 보면, 그림이 떠있는 것처럼 보입니다. 이런 현상은 반사된 빛들의 간섭현상이 나타나는 것으로, 스크래치에 난 점의 밝기와 주위의 밝기 간의 차이로 인해 각도에 따라 입체적으로 보이게 되는 것입니다.

◎ 원리이해

1. 빛의 간섭

⇒ 빛이 파동의 성질을 나타나는 현상으로써, 둘 또는 그 이상의 파동이 서로 만났을 때 중첩의 원리에 따라서 서로 더해지면서 나타나는 현상입니다.

1801년 빛이 파동성을 가지고 있음을 영국의 의사이자 물리학자인 토마스 영(Thomas Young)이 간섭 실험을 통해 보여 주었습니다. 영은 두 개의 가깝게 위치한 작은 구멍을 통과한 빛이 합쳐져서 밝고 어두운 무늬를 스크린에 만드는 것을 알아냈습니다. 밝은 무늬는 두 개의 구멍을 통해서 전파된 빛의 마루와 마루가 합쳐진 경우이고 어두운 무늬는 마루와 골이 합쳐진 경우입니다. [그림]에서 슬릿과 스크린 사이의 거리에 따라 밝고 어두운 무늬가 연속적으로 생기는 과정을 볼 수 있습니다. 중앙의 밝은 무늬는 모든 슬릿으로부터 스크린까지의 거리가 같고 또한 파동의 위상이 같아서 서로 보강간섭을 하기 때문에 나타나고, 어두운 무늬는 한 쪽의 광로가 1/2파장만큼 길거나 짧을 때 나타납니다.

2. 홀로그램

⇒ 헝가리의 물리학자 데니스 가보르(Dennis Gabor)는 1947년 영국 전기제품 전문회사 톰슨-휴스턴에서 근무하던 중 렌즈 없이도 전자현미경 사진을 찍을 수 있는 방법을 모색하다 홀로그램을 발명하였습니다. 1971년 그는 이 업적을 인정받아 노벨 물리학상을 받았습니다.

홀로그램은 그리스어로 ‘완전하다’는 의미의 'holos'와 ‘그림’을 뜻하는 ‘gramma'의 합성어입니다.

홀로그램은 영상이 3차원이고, 실물과 똑같이 입체적으로 보이는 사진입니다. 홀로그램은 홀로그래피의 원리를 이용하여 만들어집니다.

홀로그래피의 원리는 우선 레이저에서 나온 하나의 광선이 분리기를 통해 두 개의 광선으로 나눠집니다. 하나의 빛은 직접 스크린을 비추게 하고, 다른 하나의 빛은 우리가 보려고 하는 물체에 비추는 것입니다. 이 때, 직접 스크린을 비추는 빛을 기준광(reference beam)이라고 하고, 물체를 비추는 빛을 물체광(obj ect beam)이라고 합니다. 물체광은 물체의 각 표면에서 반사돼 나오는 빛으로 물체 표면에 따라 위상차(물체 표면에서부터 스크린까지의 거리)가 각각 다르게 나타납니다.

위상차는 빛이 굴절돼 보이는 효과를 만듭니다. 빛이 굴절돼 보이는 까닭에 이 필름을 보는 사람은 위치에 따라 빛의 색과 형태가 다르다고 느낍니다.

일반 사진이 오직 명암만으로 거리를 표현하는 것과 달리 홀로그램은 빛의 간섭현상으로 거리와 깊이까지도 표현할 수 있습니다.

홀로그램이 기묘한 현실감을 자아내기 때문에, 이를 이용한 예술 작품도 많이 있습니다. 광고에서는 홀로그램으로 독특한 이미지를 만들어 소비자들의 눈길을 끌기도 합니다.

주변에서 가장 쉽게 볼 수 있는 것은 신용카드에 붙어 있는 홀로그램입니다. 신용카드에는 위조 방지를 위하여 반사형 홀로그램이 붙어 있습니다. 그래서 카드의 고유한 문양을 표현한 3차원 입체 영상을 눈으로 확인할 수 있습니다.

또한, 저장 매체로도 사용되고 있습니다. 홀로그램은 평면의 정보를 한 점에 기록하는 것이기 때문에 창문을 통하여 방안을 들여다보듯이 홀로그램의 작은 조각으로도 전체 홀로그램의 모습을 재현할 수 있습니다. 홀로그램에 저장된 정보는 오염이나 파손에 매우 잘 견딜 수 있고, 용량 면에서도 다른 저장 매체에 비해 우수합니다.

나아가서는 연속적인 영상을 재현하는 방법에 대한 연구가 이루어진다면 홀로그램을 이용한 영화제작도 가능하며, 사람의 골격구조를 입체적으로 관찰할 수 있으므로 의학적 용도로 사용가능합니다. 이 밖에도 건축, 자동차 설계 등 각 분야에서 다양하게 활용이 가능합니다.

학습목표

홀로그램의 원리를 이해하고, 나만의 홀로그램을 만들어봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

영화 [스타워즈]를 본 적이 있나요? 미래를 배경으로 한 스타워즈에서는 홀로그램이 자주 등장합니다. 우리 주변에서 홀로그램을 응용한 것들이 무엇이 있는지 이야기 해보세요.

◎ 미리생각해보기

아크릴거울 1개, 디바이더 1개, 도안, 투명테이프

(주의! 광원(光源)[손전등, 태양빛, 휴대폰 플래쉬 등)

◎ 실험준비물

1. 아크릴 거울의 스크래치부분을 광원과 마주보도록 관찰해보세요. 어떤 현상이 나타나는가요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점