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

◎ 미리생각해보기

만약 투명인간이 있다면, 투명인간도 그림자가 있을까요?

영화, 소설 등에 등장하는 투명인간에 대해서 생각해본 적이 있나요? 세계적으로 유명한 소설이자 영화인 해리포터에도 다른 사람의 눈에 띄지 않게 해주는 투명망토가 등장하였지요. 아주 먼 미래에 과학의 발전으로 투명인간이 가능해진다면, 투명인간에게도 그림자가 생길까요?

아마 생기지 않을 것입니다. 그림자는 빛의 직진성으로 인해 생기는 것으로 불투명한 물체에 빛이 닿았을때 물체의 뒷면에는 빛이 가지 못해 생기는 그늘입니다. 그렇기 때문에 빛이 바로 통과할 수 있는 유리, 셀로판지 등 투명한 물체는 그림자가 생기지 않습니다. 완전한 투명인간이라면 빛이 그대로 통과하기 때문에 그림자가 없는 사람이 되지 않을까요?

◎ 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 주변을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기

도안이 찢어지지 않도록 조심하세요.

LED의 긴 다리가 건전지(+)극에 오도록 고정해주세요.

건전지를 스위치로 이용하여 실험을 하지 않을 시 건전지를 분리시켜주세요.

무대 도안을 때서 A, B, C, D면을 안쪽으로 붙여 바닥면을 만듭니다.	E, F면을 바깥으로 붙여 무대의 천장을 완성합니다.

◎ 실험방법

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

G, H면을 붙여 무대를 완성합니다.	원형 도안의 네 부분을 띠로 둘러가며 붙인 뒤 완성된 받침대를 무대 도안에 끼웁니다.

조명 도안을 뜯어 알맞은 색의 LED를 끼운 뒤 그림과 같이 도안을 완성합니다. (주의! LED를 먼저 통과 시킨 뒤 도안을 접어주세요.)	눈금 도안을 조명 도안에 통과시킨 다음 [실험방법 3]에서 만들어 둔 무대 도안에 끼웁니다. (주의! 왼쪽부터 빨강, 파랑, 초록 조명 순서로 끼워주세요.)

캐릭터 도안 중 하나를 골라 받침대 도안에 끼운 뒤 표지판 도안과 나머지 캐릭터 도안을 이용해 무대를 꾸밉니다.	조명 도안에 건전지를 넣은 뒤 조명을 앞뒤로 조절해 그림자의 크기 변화를 살펴봅니다. 그리고 두 가지 빛이 합쳐져서 어떤 색의 그림자를 만드는지도 알아봅니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

그림자의 크기를 크게 하려면 물체를 어떻게 움직여야 하나요?

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2. 초록색 광원 뒤에 생긴 그림자는 어떤 색깔인가요?

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◎ 원리이해

(1) 빛과 그림자

① 그림자

그림자는 물체가 빛을 가려서 그 물체의 뒤로 생기는 그늘을 의미합니다. 그림자가 생기는 이유는 빛이 광원으로부터 사방으로 곧게 퍼져 나가기 때문입니다. 빛이 나아가는 중간에 불투명한 물체가 놓이면 빛은 물체에 막혀 더 이상 나아가지 못하게 되면서 불투명한 물체 뒤에 그림자가 생기게 됩니다. 하지만 투명한 물체의 경우 빛을 대부분 통과시키기 때문에 그림자가 거의 생기지 않게 됩니다.

② 그림자 크기 변화

스크린이 고정되어 있고 물체의 크기가 같을 때, 광원과 물체 사이의 거리에 따라서 그림자의 크기를 변화시킬 수 있습니다.

광원과 물체 사이의 거리가 멀어질수록 그림자의 크기가 작아지고,

광원과 물체 사이의 거리가 가까워질수록 그림자의 크기가 커집니다.

(2) 빛의 합성

① 빛의 삼원색

색의 삼원색에는 물감의 삼원색(빨강, 파랑, 노랑)과 빛의 삼원색(빨강, 초록, 파랑)이 있습니다. 이 둘의 차이점은 물감은 섞을수록 진해져 검은색이 되지만 빛은 섞을수록 밝아져 흰색이 된다는 점입니다.

빛의 삼원색인 빨강, 파랑, 초록을 섞으면 우리가 원하는 색의 빛을 만들어 낼 수 있습니다. 하필 이 세가지를 삼원색이라고 칭하는 이유는 우리 눈이 빛을 느끼는 방식 때문입니다.

눈의 망막에서 빛을 느끼는 시세포는 두 가지 종류가 있습니다. 하나는 간상세포로 빛의 명암을 구분하고 다른 하나는 원추세포로 빛의 색을 구분합니다.

원추세포에는 적추체, 녹추체, 청추체의 세 종류가 있는데 빛이 망막에 도달하면 세 종류의 추체가 빛의 스펙트럼을 감지하고 빛을 느끼는 강도의 비율을 바탕으로 시신경, 뇌 등이 협동해 그 물체의 색을 판단하게 됩니다. 세 가지 색깔이 어떤 비율로 섞이느냐에 따라 다양한 색깔들이 만들어 질 수 있는 것입니다.

(3) 색깔 그림자

그림자의 색은 무조건 검은색일까요? 그렇지 않습니다. 두 개 이상의 색깔 광원을 이용할 경우 색깔 그림자를 만들 수 있습니다.

예를 들어, 초록색 광원과 빨간색 광원을 이용해 딱풀의 그림자를 만든다고 생각해봅시다.

먼저 초록색 광원을 켜면 딱풀 뒷에 생긴 검은색 그림자를 제외한 공간이 초록색이 됩니다. 그리고 두번째 광원인 빨간색 광원을 켜게 되면 그림자가 하나 더 생기면서 색깔 그림자가 생기게 됩니다. 그 이유는, 초록색 광원에 의해서 만들어진 그림자에 빨간색 광원이 도달하게 되면서 ‘빨간 그림자’가 생기게 되고, 빨간색 광원에 의해 생긴 그림자는 초록색 광원의 영향을 받아 ‘초록색 그림자’가 됩니다.

학습목표

그림자가 생기는 원리를 알아보고

빛의 합성을 활용해 색깔그림자를 만들어봅시다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

만약 투명인간이 있다면, 투명인간도 그림자가 있을까요?

◎ 미리생각해보기

A3도안(1장), 동전형전지(3개), LED적색(1개), LED청색(1개), LED녹색(1개), 양면테이프(단체)

◎ 실험준비물

1. 그림자의 크기를 크게 하려면 물체를 어떻게 움직여야 하나요?

2. 초록색 광원 뒤에 생긴 그림자는 어떤 색깔인가요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점